本发明专利技术涉及一种基于微波光子滤波器的光纤光栅传感解调方法和装置。本发明专利技术方法采用啁啾光纤光栅不等臂萨尼亚克环结构，利用其对电信号的滤波作用，将传感布拉格光纤光栅的波长漂移量转换为特定频率电信号的强度变化量，从而将波长信息解调出来。实现该方法的装置包括宽带光源、三端口光环形器、传感布拉格光纤光栅、电光调制器、光纤放大器、萨尼亚克环、光电探测器、电功率计，３－ｄＢ四端口光纤耦合器的两个端口通过两段光纤与线性啁啾光纤光栅的两端光连接，另两个端口作为萨尼亚克环的输入端口和输出端口。本发明专利技术将光纤光栅的波长变化量转化为调制电信号的功率变化量，从而对调制的电信号进行功率检测，大大降低了解调系统的成本和复杂度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤传感和微波光子学的交叉
，涉及光纤光栅传 感解调技术，特别适用于光纤光栅解调的低成本解调方案的应用领域，具 体涉及了一种采用微波光子滤波器，将光纤光栅传感的波长变化转变为微 波信号的大小变化，从而解调出光纤光栅波长变化量的方法以及实现该方 法的装置。
技术介绍
光纤光栅被广泛应用于应力，温度和折射率传感系统中。在光纤光栅 传感领域，发展快速解调出光纤光栅波长变化量的方法和低成本设备具有 十分重大的意义。传统的光纤光栅解调方法常采用光学滤波器解调方法，如可调谐F-P 滤波法，非平衡M-Z光纤干涉仪法及匹配光栅法等。这些方法或者对光学 滤波器的性能要求较高，成本较高；或者需要较多的光学滤波器，成本较 高且结构复杂，比较难实用化。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术不足，利用基于萨尼亚克(Sagnac) 环微波光子滤波器将光纤光栅波长变化量转化为电信号的强度量，提出了 一种新型的光纤光栅传感解调方法，实现了低成本大范围光纤光栅波长解 调，同时提供了实现该方法的装置。本专利技术的方法包括以下步骤1、 宽带光源经过光环形器进入传感布拉格光纤光栅，经过反射后，进 入电光调制器(E0M)中被频率为/的电信号调制后进入光纤放大器中进行 放大；传感布拉格光纤光栅的反射峰位于宽带光源的中心波长附近；2、 放大后的光进入萨尼亚克环；萨尼亚克环包括3-dB四端口光纤耦 合器和线性啁啾光纤光栅，所述的线性啁啾光纤光栅为通过紫外光在光纤中写入的折射率调制的光纤器件，在线性啁啾光纤光栅的不同位置反射不 同波长，光萨尼亚克环两臂的长度分别为A和A;放大后的光由3-dB四端口光纤耦合器的输入端口进入萨尼亚克环后分为两路，分别进入萨尼亚克 环的两臂；3、进入萨尼亚克环的两臂的光经过线性啁啾光纤光栅反射后，从四端口 3-dB光纤耦合器的输出端口输出，进入光电探测器，转化成功率为g的电信号，<formula>formula see original document page 5</formula>其中《为宽带光经过传感布拉格光纤光栅反射回来的功率，附为电光调制器的调制深度，A为光电探测器输出电信号的相位，A^为调制后的信号经过萨尼亚克环两臂的相位差，A-二4;r/.we# .(^ —丄2 +2z —/)/c其中/V为光纤折射率，c为光在真空中传输的速度，/为线性啁啾光纤光栅 的长度，z为光在线性啁啾光纤光栅中发生反射的位置，由传感布拉格光 纤光栅的波长决定；对于选定频率的电信号，在光电探测器上探测到的电 信号功率同萨尼亚克环两臂的相位差有关，即和调制光在线性啁啾光纤光 栅反射的位置有关；4、将光电探测器得到的电信号接入电功率计，读出功率大小即可得 到传感光纤光栅的波长。实现上述方法的装置为宽带光源与三端口光环形器的第一端口光连 接，三端口光环形器的第二端口与传感布拉格光纤光栅的一端光连接，三 端口光环形器的第三端口与电光调制器的输入端光连接，电光调制器的输 出端与光纤放大器的输入端光连接，电光调制器的电驱动口与信号源电连 接，光纤放大器的输出端与萨尼亚克环的输入端口光连接，萨尼亚克环的 输出端口与光电探测器的输入端光连接，光电探测器的输出端与电功率计 的输入端电连接；所述的萨尼亚克环包括3-dB四端口光纤耦合器和线性啁 啾光纤光栅，线性啁啾光纤光栅的两端分别通过两段光纤与3-dB四端口光 纤耦合器的两个输出端口光连接，3-dB四端口光纤耦合器的另两个端口分 别作为萨尼亚克环的输入端口和输出端口。本专利技术中，采用啁啾光纤光栅不等臂萨尼亚克环结构，利用其对一定 频率的电信号的滤波作用，将传感布拉格光纤光栅的波长漂移量转换为该 特定频率电信号的强度变化量，从而将波长信息解调出来。萨尼亚克环对 外界温度变化、机械振动等干扰不敏感，同时该解调方法相比于传统的解 调方案，将光纤光栅的波长变化量转化为调制电信号的功率变化量，从而 对调制的电信号进行功率检测，由于所需电信号处理芯片较为成熟，因而 大大降低了解调系统的成本和复杂度。 附图说明图1为本专利技术的结构示意图。 具体实施例方式如图1所示，基于微波光子滤波器的光纤光栅传感解调装置的结构是 宽带光源1与三端口光环形器2的第一端口光连接，三端口光环形器2的 第二端口与传感布拉格光纤光栅3的一端光连接，三端口光环形器2的第三端口与电光调制器5的输入端光连接，电光调制器5的输出端与光纤放 大器6的输入端光连接，电光调制器5的电驱动口与信号源4电连接，光 纤放大器6的输出端与萨尼亚克环的输入端口光连接，萨尼亚克环的输出 端口与光电探测器11的输入端光连接，光电探测器11的输出端与电功率 计12的输入端电连接；所述的萨尼亚克环包括3-dB四端口光纤耦合器7 和线性啁啾光纤光栅10，线性啁啾光纤光栅10的两端分别通过两段光纤8 和9与3-dB四端口光纤耦合器7的两个输出端口光连接，3-dB四端口光 纤耦合器10的另两个端口分别作为萨尼亚克环的输入端口和输出端口。 具体的检测方法包括以下步骤宽带光源经过光环形器进入传感布拉格光纤光栅，经过反射后，进入 电光调制器(E0M)中被频率为/的电信号调制后进入光纤放大器中进行放 大；传感布拉格光纤光栅的反射峰位于宽带光源的中心波长附近；放大后的光进入萨尼亚克环；萨尼亚克环包括3-dB四端口光纤耦合器 和线性啁啾光纤光栅，所述的线性啁啾光纤光栅为通过紫外光在光纤中写 入的折射率调制的光纤器件，在线性啁啾光纤光栅的不同位置反射不同波 长，光萨尼亚克环两臂的长度分别为A和丄"放大后的光由3-dB四端口光纤耦合器的输入端口进入萨尼亚克环后分为两路，分别进入萨尼亚克环的两臂；进入萨尼亚克环的两臂的光经过线性啁啾光纤光栅反射后，从四端口 3-dB光纤耦合器的输出端口输出，进入光电探测器，转化成功率为《的电 信号，<formula>formula see original document page 7</formula>其中尸。为宽带光经过传感布拉格光纤光栅反射回来的功率，m为电光调制器的调制深度，A为光电探测器输出电信号的相位，A-为调制后的信号经过萨尼亚克环两臂的相位差，<formula>formula see original document page 7</formula>其中 为光纤折射率，c为光在真空中传输的速度，/为线性啁啾光纤光栅 的长度，z为光在线性啁啾光纤光栅中发生反射的位置，由传感布拉格光 纤光栅的波长决定；对于选定频率的电信号，在光电探测器上探测到的电 信号功率同萨尼亚克环两臂的相位差有关，即和调制光在线性啁啾光纤光 栅反射的位置有关；将光电探测器得到的电信号接入电功率计，读出功率大小即可得到传 感光纤光栅的波长。权利要求1、一种基于微波光子滤波器的光纤光栅传感解调方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤(1)宽带光源经过光环形器进入传感布拉格光纤光栅，经过反射后，进入电光调制器中被频率为f的电信号调制后进入光纤放大器中进行放大；传感布拉格光纤光栅的反射峰位于宽带光源的中心波长附近；步骤(2)放大后的光进入萨尼亚克环；萨尼亚克环包括3-dB四端口光纤耦合器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于微波光子滤波器的光纤光栅传感解调方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 步骤（１）宽带光源经过光环形器进入传感布拉格光纤光栅，经过反射后，进入电光调制器中被频率为ｆ的电信号调制后进入光纤放大器中进行放大；传感布拉格光纤光栅的反射峰位于宽带光源的中心波长附近； 步骤（２）放大后的光进入萨尼亚克环；萨尼亚克环包括３－ｄＢ四端口光纤耦合器和线性啁啾光纤光栅，所述的线性啁啾光纤光栅为通过紫外光在光纤中写入的折射率调制的光纤器件，在线性啁啾光纤光栅的不同位置反射不同波长，光萨尼亚克环两臂的长度分别为Ｌ↓［１］和Ｌ↓［２］；放大后的光由３－ｄＢ四端口光纤耦合器的输入端口进入萨尼亚克环后分为两路，分别进入萨尼亚克环的两臂； 步骤（３）进入萨尼亚克环的两臂的光经过线性啁啾光纤光栅反射后，从四端口３－ｄＢ光纤耦合器的输出端口输出，进入光电探测器，转化成功率为Ｐ↓［ｅ］的电信号， Ｐ↓［ｅ］＝Ｐ↓［０］［１＋ｍｃｏｓ（Δφ／２）ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ↓［０］）］ 其中Ｐ↓［０］为宽带光经过传感布拉格光纤光栅反射回来的功率，ｍ为电光调制器的调制深度，φ↓［０］为光电探测器输出电信号的相位，Δφ为调制后的信号经过萨尼亚克环两臂的相位差， Δφ＝４πｆ.ｎ↓［ｅｆｆ］.（Ｌ↓［１］－Ｌ↓［２］＋２ｚ－ｌ）／ｃ 其中ｎ↓［ｅｆｆ］为光纤折射率，ｃ为光在真空中传输的速度，ｌ为线性啁啾光纤光栅的长度，ｚ为光在线性啁啾光纤光栅中发生反射的位置，由传感布拉格光纤光栅的波长决定；对于选定频率的电信号，在光电探测器上探测到的电信号功率同萨尼亚克环两臂的相位差有关，即和调制光在线性啁啾光纤光栅反射的位置有关；步骤（４）将光电探测器得到的电信号接入电功率计，读出功率大小即可得到传感光纤光栅的波长。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付宏燕，何赛灵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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