光纤传感用波长可调谐光源制造技术

一种光纤传感用波长可调谐光源，由Ｎ只波长不同的单模ＤＦＢ激光二极管或者单模ＶＣＳＥＬ激光二极管，光纤分束器或者光开关，或者光纤分束器和光开关的组合，或者光纤分束器和波分复用器组合，和波长定标光纤光栅或者ＦＰ滤波器或者光纤光栅和ＦＰ滤波器的组合构成。通过电流调谐方式使每只ＤＦＢ激光二极管或者面发射激光二极管扫描一个波长区段，Ｎ只ＤＦＢ激光二极管或者面发射光器扫描波长区段组合成一个扫描范围更大的波长区段，构成波长调谐范围更大的波长可调谐光源。同时通过标准光纤光栅或者标准ＦＰ滤波器对波长进行定标，提高波长输出精度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤传感用光源，特别是涉及光纤传感用波长可调谐的激光光 源。
技术介绍
波长可调谐激光器在波分复用光通信，光纤传感，光电元器件测量领域具有广泛 的用途，实现波长可调谐的方式有很多种。其基本类别分为外腔调制型和InP基的DBR (分 布布拉格，distributed bragg reflector)反射镜激光二极管。另外的方式有温度调谐的 DFB(分布反馈)激光二极管阵列或者波长可调谐的VCSEL(面发射)激光二极管等。光纤传感技术是伴随着光导纤维和光纤通信技术发展而形成的一门崭新的传感 技术。与传统的电信号传感相比，它具有不受电磁干扰，耐腐蚀，电绝缘，防爆性好，重量轻， 灵敏度高，容易实现对被测信号的远距离监控等特点，典型的光纤光栅传感系统由宽带光 源，光分束器，光纤光栅，光探测器，波长解调装置构成。其中宽带光源为半导体超辐射发光 管，或者掺饵光纤放大器自发辐射光源，光纤光栅的波长解调装置最典型的为可调谐FP腔 构成的可调谐滤波器或者微型光谱仪，宽带光源和波长解调装置均价格昂贵，因此如何降 低光源和解调器的成本成为推广光纤光栅传感器应用的关键。对于光纤传感的应用，传统的波长可调谐光源均存在不足，外腔调制型波长可调 谐光源制造工艺复杂，体积比较大，价格昂贵；DBR激光二极管波长调谐不连续，控制复杂， 很难应到光纤传感系统；而温度调谐的DFB激光二极管调谐速度比较慢，导致响应时间太长。传统的DFB激光二极管波长随电流的变化只有0. 007nm/mA左右，典型的DFB激 光二极管最高驱动电流在100-200mA左右，因此传统的DFB激光二极管在允许的工作电流 变化范围内波长总的变化一般只有0. 7-1. 4nm。而典型的单模长波长面发射激光二极管波 长随电流的变化可以到0. 3nm/mA左右，典型的单模长波长面发射激光二极管最高驱动电 流在10-20mA左右，因此面发射激光二极管在允许的工作电流变化范围内波长总的变化为 3-6nm,由于传感用的光纤光栅波长变化范围一般在1. 5-2纳米左右，因此对于单只DFB激 光二极管，仅仅通过电流扫描的方式难以覆盖光纤光栅波长的变化，面发射激光二极管可 以覆盖单只光纤光栅波长的变化，但是如果系统使用不同波长的光纤光栅，单只DFB激光 二极管或者面发射激光二极管的波长的变化会显得不足。虽然可以通过改变DFB激光二极 管或者面发射激光二极管的温度将波长的变化范围扩大，但温度调谐的速度太慢，一般在 秒级，不能满足实时传感的要求。中国专利申请200610109382. 7公开了利用DFB激光器作光源，可以降低系统的成 本，但DFB激光器波长的变化范围比较小，而且需要采用温度调谐的方法，调谐速度慢。中 国专利200820214245. 4公开了一种面发射激光器构成的光纤光栅传感装置，但是由单个 面发射激光器构成的光源波长扫描范围仍然比较有限。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种成本 低，波长可以连续调谐，波长扫描范围宽的光纤传感用波长可调谐光源。本技术解决上述技术问题采用的技术方案是，设计制造一种光纤传感用波长 可调谐光源，包括至少两只中心波长不同的单模激光二极管、用以将所述各个单模激光二 极管的发射的波长可调谐激光组合成一个光源的激光组合机构以及用以对所述激光组合 机构输出的激光进行波长定标的定标机构。所述各个单模激光二极管为DFB激光二极管或者面发射激光二极管。所述各个单模激光二极管发射的激光是能够扫描一个小的波长区段的，所述激光 组合机构输出的光源是能够扫描一个大的波长区段的。所述各个单模激光二极管的中心波长是能够通过温度调节而改变的，所述各个单 模激光二极管的波长调谐是能够通过电流调谐而实现的并且在电流调谐时所述各个单模 激光二极管的温度保持恒定。所述激光组合机构包括激光组合器件和与该激光组合器件的输出相连的一单模 光纤，所述激光组合器件是光纤分束器、光开关、光纤分束器与光开关的组合或者光纤分束 器与波分复用器的组合。所述定标机构包括激光分束器件和与该激光分束器件的输出相连的定标器件。所述激光分束器件是光纤分束器。所述定标器件是与所述激光分离器件的至少一个输出支路对应相连的至少一个 光纤光栅、FP滤波器或者光纤光栅与FP滤波器的组合。与现有技术相比，本技术的光纤传感用波长可调谐光源的有益效果包括调 谐速度快，调谐范围可以通过增加DFB激光二极管或者面发射激光二极管的数量而增加， 成本低。附图说明图1为本技术的光纤传感用波长可调谐光源的原理结构示意图。图2为本技术的光纤传感用波长可调谐光源中激光组合机构采用NXl光纤分 束器构成的结构示意图。图3为本技术的光纤传感用波长可调谐光源中激光组合机构采用NXl路光开 关构成的结构示意图。图4为本技术的光纤传感用波长可调谐光源中激光组合机构采用光纤分束 器和光开关组合构成的结构示意图。图5为本技术的光纤传感用波长可调谐光源中激光组合机构采用光纤分束 器和粗波分复用器组合构成的结构示意图。具体实施方式以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述。图1为本技术的光纤传感用波长可调谐光源的原理结构示意图，N(N ^ 2)只 DFB激光二极管或者面发射激光二极管输出的光通过一个NXl光耦合单元(也就是激光组合器件)耦合进一根单模光纤，单模光纤连接一定标机构，该定标机构包括IXM光纤分束 器，每个分光支路中都可以连接波长参考单元(也就是定标器件)或直接作为可调谐光源 的光输出通道，波长参考单元可以放置到M个分光支路中的任意一路或者多路，该波长参 考单元可以由一只或者多只光纤光栅构成，也可以由1只或者多只FP滤波器构成，或者由 光纤光栅和FP滤波器的组合构成。该波长参考单元的输出信号可接探测器(图未示出)， 探测光纤光栅反射或者FP滤波器透射信号，在某一个扫描电流下，光纤光栅的反射信号或 FP滤波器的透射信号将出现一个峰值，表明此时扫描光源的波长和定标器件的波长匹配， 该扫描电流对应的DFB激光二极管波长等于光纤光栅波长或者FP滤波器波长，由于光纤光 栅反射，FP滤波器透射的波长保持恒定，因而该扫描电流下DFB激光二极管或者面发射激 光二极管的波长被精确测量，作为定标器件的光纤光栅或者FP滤波器数量越多，DFB激光 器波长被精确测试的点越多，波长输出越精确。为了保持波长参考单元波长的恒定，光纤光 栅和/或FP滤波器的温度、应变以及应力等外界环境变量应保持恒定。图1中的NXl光耦合单元可以有以下多种构成方式最简单的方式是采用IxN光纤分束器的方式，如图2所示，N只DFB激光二极管或 者面发射激光二极管的输出从IxN功率均分的光纤分束器的N个端口输入，然后从一根单 模光纤输出。在图2中，N只激光二极管轮流导通，流过激光二极管的电流线性变化，引起 激光二极管的波长连续变化，N只激光二极管的中心波长分别调节到合适的位置，使得N只 激光二极管扫描电流变化时的波长变化叠加形成一个波长变化范围更大的扫描光源，当其 中一只激光二极管导通进行电流扫描时，其余激光二极管关闭，所有激光二极管完成一次 电流扫描后就完成一次波长扫描周期，然后重复扫描。每只激光二极管只完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传感用波长可调谐光源，其特征在于，包括至少两只中心波长不同的单模激光二极管、用以将所述各个单模激光二极管的发射的波长可调谐激光组合成一个光源的激光组合机构以及用以对所述激光组合机构输出的激光进行波长定标的定标机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志标，
申请(专利权)人：深圳市安捷工业光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]