[发明专利]用滤光片和旋光晶体实现的光纤光栅传感查询解调方法

说明书

技术领域：

本发明涉及光纤传感器技术领域，具体涉及一种用滤光片组实现对光纤光栅传感网络的查询和利用旋光晶体对敏感光栅进行解调的方法及其装置。

背景技术：

准分布式的光纤光栅传感网络在国防、工业、建筑物的健康监测等方面有着非常重要的应用价值，受到国内外有关学者的广泛关注，光纤光栅传感器是以波长编码的方式工作的，是通过外界被测参量对光纤光栅布喇格中心波长的调制来获取传感信息的。被测参量的变化幅度与敏感光栅布喇格中心波长的平移量之间有着一一对应的关系，确定了波长移位量就确定了被测参量。在光纤光栅传感网络中，对一列串接敏感光纤光栅波长移位的检测被称为光纤光栅传感查询解调技术，是光纤光栅传感网络中关键的技术环节，也是近年来该领域的研究热点，目前在实际中应用最广泛的是F-P腔滤波器法，国内外均有产品出售，这主要是由于F-P腔滤波器法的工作波段比较宽，能与目前传感网络中宽带光源的带宽很好地匹配，光纤光栅传感网络今后发展的主要目标是进一步增加光源的带宽，以便增加敏感光纤光栅的复用数目，这就要求查询解调装置的工作波段也要加宽，以便与光源的带宽相匹配，与此同时还要保持高的解调分辨率和解调精度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种使光纤光栅传感网络的查询解调装置的工作波段加宽，同时还能够保持高的解调分辨率和解调精度的光纤光栅传感查询解调方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

用滤光片和旋光晶体实现的光纤光栅传感查询解调方法，由查询装置中的滤光片组对传感网络中的敏感光栅逐一进行查询，每查到一个光栅，则将相应的光信号送入解调装置中，利用旋光晶体的旋光色散效应进行解调，由查询装置依次查询传感网络中的每个光栅，并由解调装置依次进行解调，从而完成对整个传感网络的查询解调。

上述的用滤光片和旋光晶体实现的光纤光栅传感查询解调方法中所述的查询装置，其组成包括：一组滤光片，所述的滤光片被镶在由司服马达驱动的圆盘上，所述的司服马达按照程序驱动圆盘以步进方式转动。

上述的查询装置，所述的滤光片与被其查询的光纤光栅间一一相对应，每一个滤光片用于去查询波长与之对应的某一个光纤光栅，每个滤光片都与被其查询的光纤光栅工作波段相匹配，使每个滤光片依次对准传感网络的输出光束，从而完成对所有敏感光栅的查询。

上述的用滤光片和旋光晶体实现的光纤光栅传感查询解调方法中所述的解调装置，其组成依次包括：由伺服马达驱动的起偏器、旋光晶体、渥拉斯顿棱镜、光电探测器和控制与信号处理单元，所述的伺服马达、光电探测器通过导线与控制与信号处理单元相连。

上述的解调装置，所述的起偏器把敏感光纤光栅反射的光变成线偏振光，该线偏振光继而通过所述的旋光晶体，当敏感光纤光栅反射光的布喇格波长发生移位时，与其对应的线偏振光通过旋光晶体后，由于旋光色散效应，其偏振面旋转的角度也会发生相应的变化，由测得的线偏振光偏振面旋转的角度值来确定敏感光纤光栅布喇格波长的移位量，它们之间有着一一对应关系。

上述的解调装置，其特征是：对每一个敏感光纤光栅进行解调时，所述的司服马达在程序控制下将驱动起偏器旋转一个相应的角度，以保证在解调每一个敏感光纤光栅时，解调系统都处于正交偏置状态。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本项发明中提出的查询解调装置的工作波段可达到400nm，远远高于目前报导的各种方案，与此同时，解调分辨率仍能保证不低于0.1pm。

2.参照图2，当敏感光栅布喇格波长发生移位时，由于旋光色散效应，载有波长变化信息的偏振光通过旋光晶体5后，其偏振面偏转的角度将会随波长变化而变。检测出由晶体5出射光偏振面的偏转角度值，则可确定敏感光栅布喇格波长的移位量；

3.本产品工作时，司服马达3在程序控制下驱使圆盘2转动，当圆盘2上滤光片组1中某一个滤光片与传感网络输出光的准直器对准时，司服马达3停止转动，此时只有与该滤光片对应的敏感光纤光栅的输出光能够通过此滤光片，并入射到解调系统进行解调，由某一敏感光栅反射的光，经起偏器4起偏后通过旋光晶体5，由于旋光色散效应，载有波长变化信息的偏振光通过晶体5后，其偏振面偏转的角度将会随波长变化而变，检测出由晶体5出射光偏振面的偏转角度值，则可确定敏感光栅布喇格波长的移位量，解调完毕后，司服马达3重新启动，并且再次重复上述过程，盘圆2转动一周，将完成对光纤光栅传感网络中串接的全部敏感光纤光栅的查询和解调；