纤维光学实验仪制造技术

一种纤维光学实验仪，包括有纤维光学实验仪主机、光学干涉实验仪和光学实验仪，三者通过光纤传输线相互连接。主机内设置有：与电源相连接的激光器，１×２耦合器，宽带光源装置和光放大器，输出的宽带光源供实验用；光纤光栅传感器输出的信号通过１×２耦合器和２×２耦合器输入给光放大器，宽带光源和窄带信号共同经光放大器被放大后构成放大输出，从而形成放大器实验；还设置有可调光纤光栅，光经２×２耦合器、光电二极管及功率放大器构成增益输出。本发明专利技术可以了解和掌握光纤和光纤光栅的基本特性，光纤和光纤光栅传感器的基本结构，光纤和光纤光栅传感器的基本原理，光纤和光纤光栅传感测量的基本方法和原理，同时了解光纤和光纤光栅传感的局限性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光纤通讯和光纤传感技术。特别是涉及一种能够通过实验掌握光纤和光纤光栅的基本特性，光纤和光纤光栅传感器的基本结构，光纤和光纤光栅传感器的基本原理，光纤和光纤光栅传感测量的基本方法和原理的纤维光学实验仪。
技术介绍
纤维光学技术是20世纪最重要的科技进步之一，特别是现代光纤通讯、光纤和光纤光栅传感。光纤通讯、光纤和光纤光栅传感器是近几年高速发展的新型技术，光纤通信的特点是信息容量大，传输距离长，抗电磁干扰能力强。光纤和光纤光栅传感器可集信息的传感与传输于一体，与传统的传感器相比它具有很多优势如防爆，抗电磁干扰，抗腐蚀，抗震动，耐高温，体积小，重量轻，灵活方便，特别能在恶劣环境下使用。分布式光纤传感器除了以上的优点外，它能够测量传感光纤所在的任何一点的信号。目前市场广泛应用的有光时域反射仪(OTDR)、光频域反射仪(OFDR)和各种干涉仪，例如M-Z干涉仪等。分布式光纤传感器属于强度检测，它们共同存在的问题是易受光源起伏、光纤弯曲、器件老化等影响它们的测量精度和可靠性。而且，每一种实验涉及一个仪器，使用也不方便。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够进行多种光纤和光纤光栅实验的纤维光学实验仪。本专利技术所采用的技术方案是一种纤维光学实验仪，包括有纤维光学实验仪主机、光学干涉实验仪和光学实验仪，三者通过光纤传输线相互连接，其中，纤维光学实验仪主机内设置有与电源相连接的激光器，接收激光器发出的光源的1×2耦合器，分别接收1×2耦合器的两路输出光的宽带光源装置和光放大器，经宽带光源装置输出的宽带光源到宽带光源输出的跳线连接头构成供实验用的宽带光源；具有双功能的光纤光栅传感器输出的窄带信号通过1×2耦合器和2×2耦合器及跳线连接头输入给光放大器，宽带光源和窄带信号共同经光放大器被放大后构成放大输出经跳线连接头输出，从而形成放大器实验；还设置有可调光纤光栅，当可调光纤光栅的波长与光纤光栅传感器的波长相等时，其光经2×2耦合器、光电二极管及功率放大器构成增益输出至跳线连接头，从而形成增益实验。所述的纤维光学实验仪主机内还设置有用于显示光强的输出功率的结构，包括有接收宽带光源信号的跳线连接头，接收经跳线连接头输入的宽带光源光信号的功率计，显示其功率的功率显示器；在纤维光学实验仪主机内，当光纤光栅传感器的信号沿1×2耦合器、2×2耦合器可调光纤光栅传输时，构成线性滤波实验，其滤波信号经跳线连接头输出；所述的纤维光学实验仪主机内，将光纤光栅传感器换成长周期光纤光栅，并沿着宽带光源信号经跳线连接头通过1×2耦合器到长周期光纤光栅，又反射到1×2耦合器，通过2×2耦合器到可调光纤光栅，经跳线连接头输出，完成长周期光纤光栅图谱实验，并通过可调光纤光栅的选择描绘出光纤光栅的反射谱和透射谱。所述的纤维光学实验仪主机内，还设置有激光实验结构，包括有与宽带光源信号通过1×2耦合器、2×2耦合器到光纤光栅，再反射到2×2耦合器，又经1×2耦合器、2×2耦合器至激光输出跳线连接头。所述的纤维光学实验仪主机的面板上设置有与主机内信号输出的跳线连接头相连的信号输出接口；与主机内增益输出跳线连接头相连的增益输出接口；与主机内放大输出跳线连接头相连的放大输出接口；与主机内滤波输出跳线连接头相连的滤波输出接口；与光学实验仪面板上的温度传感器输出接口相连的信号输入接口；与主机内激光输出跳线连接头相连的激光输出接口；与主机内接收光信号的跳线连接头相连的光强输入接口；与主机内的宽带光源输出的跳线连接头相连的宽带输出接口和宽带输入接口；与光学干涉实验仪和光学实验仪的传感输出接口相连的传感输入接口；显示屏；功率计选择纽；电压和功率选择纽中的一种；电压和电流选择纽中的一种；波长调谐旋纽；功率调谐旋纽；所述的光学干涉实验仪内设置有用于作光纤干涉实验的光纤M-Z干涉实验结构和光纤迈克尔逊干涉实验结构；光学干涉实验仪的面板上设置有接收纤维光学实验仪主机宽带光源光信号的宽带输入接口和宽带输入接口；输出实验信号的温度传感输出接口和应变传感输出接口；开关；显示屏；应变调谐旋钮和温度调谐旋钮。所述的光纤迈克尔逊干涉实验结构，包括有与光学干涉实验仪面板上的宽带输入接口相连的跳线连接头，与跳线连接头相连的2×2耦合器，与2×2耦合器相连的传输宽带光源的光纤，宽带光源反射后，又经2×2耦合器到与面板上的温度传感输出接口相连的跳线连接头；所述的光纤M-Z干涉实验结构包括有与光学干涉实验仪面板上的宽带输入接口相连的跳线连接头，与跳线连接头相连的第一个2×2耦合器，与第一个2×2耦合器相连的传输宽带光源的光纤，与光纤的另一端相连的第二个2×2耦合器，通过第二个2×2耦合器宽带光源反射后，又经第二个2×2耦合器、光纤、第一个2×2耦合器到与面板上的应变传感输出接口相连的跳线连接头。所述的光学实验仪设置有用于作光栅光纤应变传感器实验的光栅光纤应变传感器结构，以及用作光栅光纤温度传感器实验的光栅光纤温度传感器结构；光学实验仪的面板上设置有输出实验信号的应变传感输出接口和温度传感输出接口；开关；显示屏；应变调谐和温度调谐。所述的光栅光纤应变传感器结构，包括有与光学实验仪面板上的宽带输入接口相连的跳线连接头；1×2耦合器；固定弹簧片的基座；贴在弹簧片上接收从1×2耦合器过来的宽带光信号的光纤光栅，宽带光信号反射回到1×2耦合器，又经应变传感器输出的跳线连接头到应变传感输出接口；所述的光栅光纤温度传感器结构包括有与光学实验仪面板上的宽带输入接口相连的跳线连接头；1×2耦合器；光纤，支撑光纤的基座；以及设置在光纤上并位于基座内的光栅；宽带光源经光栅的光纤后反射到1×2耦合器，又经温度传感器输出跳线连接头到温度传感输出接口。还包括有用于作弯曲衰减实验的弯曲衰减塔，弯曲衰减塔是由多个圆盘形结构的塔盘堆积而成，其塔盘的直径由下到上逐渐减小。本专利技术的纤维光学实验仪采用上述结构，通过实验可以使学生了解和掌握光纤和光纤光栅的基本特性，光纤和光纤光栅传感器的基本结构，光纤和光纤光栅传感器的基本原理，光纤和光纤光栅传感测量的基本方法和原理，同时使学生了解光纤和光纤光栅传感的局限性。附图说明图1是本专利技术的纤维光学实验仪主机内部结构示意图；图2是本专利技术的功率实验结构示意图；图3是本专利技术的激光实验结构示意图；图4是本专利技术的纤维光学实验仪主机面板结构示意图；图5是本专利技术的光学干涉实验仪面板结构示意图；图6是本专利技术的光纤迈克尔逊干涉实验结构示意图；图7是本专利技术的光纤M-Z干涉实验结构示意图；图8是本专利技术的光学实验仪面板结构示意图；图9是本专利技术的光栅光纤应变传感器结构示意图；图10是本专利技术的光栅光纤温度传感器结构示意图；图11是本专利技术的弯曲衰减塔结构示意图。其中A纤维光学实验仪主机B光学干涉实验仪 C光学实验仪5a、5b、5c、5e、5f、5g、5h、5i、5m、5l跳线连接头01显示屏02功率计毫瓦/微瓦选择纽3电压/功率选择纽04电压/电流选择纽 05波长调谐旋纽 06功率调谐旋纽1激光器2宽带光源装置 3光放大器41×2耦合器6功率放大器 8可调光纤光栅92×2耦合器10功率计11功率显示器12光电二极管 21信号输出接口 22增益输出接口23放大输出接口 24滤波输出接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维光学实验仪，其特征在于，包括有纤维光学实验仪主机（Ａ）、光学干涉实验仪（Ｂ）和光学实验仪（Ｃ），三者通过光纤传输线（１３）相互连接，其中，纤维光学实验仪主机（Ａ）内设置有：与电源相连接的激光器（１），接收激光器（１）发出的光源的１×２耦合器（４），分别接收１×２耦合器（４）的两路输出光的宽带光源装置（２）和光放大器（３），经宽带光源装置（２）输出的宽带光源到宽带光源输出的跳线连接头（５ａ）构成供实验用的宽带光源；具有双功能的光纤光栅传感器（７）输出的窄带信号通过１×２耦合器（４）和２×２耦合器（９）及跳线连接头（５ｇ）输入给光放大器（３），宽带光源和窄带信号共同经光放大器（３）被放大后构成放大输出经跳线连接头（５ｂ）输出，从而形成放大器实验；还设置有可调光纤光栅（８），当可调光纤光栅（８）的波长与光纤光栅传感器（７）的波长相等时，其光经２×２耦合器（９）、光电二极管（１２）及功率放大器（６）构成增益输出至跳线连接头（５ｅ），从而形成增益实验。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董苏姗，刘志国，杜微，孟凡勇，周大川，
申请(专利权)人：天津爱天光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]