[发明专利]基于傅立叶域锁模激光器的光纤光栅复用解调方法及设备

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及了一种傅立叶域锁模激光器的光纤光栅复用解调方法以及实现该方法的设备。

背景技术

在光纤传感领域，光纤光栅由于其对温度、应力变化非常敏感，而且具有体积小、光纤兼容、不受电磁干扰以及可以多点传感等优点，成为业内一个十分重要的传感器件。光纤传感相比于普通电学的传感，其最大的优点是可以实现一个系统多点的分布式传感，而光纤光栅可以直接多个写入光纤作为传感头。这于这样一个光纤传感系统，其最为核心的技术就是对多个光纤光栅的复用解调。因此，研发有效的光纤光栅复用解调方法具有重要意义。

用于传感的多个光纤光栅复用解调系统基本可以分为两大类：一是被动型的多个光纤光栅复用解调系统；二是主动型的多个光纤光栅复用解调系统。前者通常采用宽带光源和可扫描的FP滤波器或是匹配光纤光栅、阵列波导光栅或是其它的滤波器件，这种系统存在光源利用率低、信噪比低或者需要多个探头等缺点。后者利用光纤光栅反馈构成激光器系统，从激光器输出提取光纤光栅的波长信号，具有光源利用率高、信噪比高等优点，但是目前还没有完善的此类系统。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提出了一种傅立叶域锁模激光器的光纤光栅的多点复用及解调方法，同时提供了实现该方法的设备。

本发明的方法包括以下步骤：

(1)光放大器的自发荧光经过光隔离器、可调谐滤波器通过光环形器的第一端口进入光环形器，由光环形器的第二端口进入由多个光纤光栅组串联而成的光纤光栅传感网络，每个光纤光栅组由多个不同中心波长的光纤光栅串联而成；自发荧光被光纤光栅传感网络的各个光纤光栅反射，反射光通过光环形器的第二端口进入光环形器，由光环形器的第三端口进入三端口光纤耦合器，再由三端口光纤耦合器的功率大分比输出端输出，进入光放大器；以此往复，处于傅立叶锁模工作状态，获得了谐振激光的输出，部分谐振激光由三端口光纤耦合器的功率小分比输出端输出，进入光电探头；

(2)根据第i个光纤光栅组反馈形成的谐振腔腔长M_i确定驱动可调谐滤波器的器的信号发生器的输出三角波的频率f_i

M_i＝L₀+2(L₁+L₂+...+L_i)

其中，L₀为光放大器、光耦合器、光隔离器、光环形器、可调谐滤波器连接形成环形结构的总长度，L₁为第一个光纤光栅组与光环形器之间光纤的长度，L₂、…L_i分别为第二个光纤光栅组与第一个光纤光栅组之间光纤的长度、…第i个光纤光栅组与第i-1个光纤光栅组之间光纤的长度；

f_i＝c/(nM_i)

其中c为真空光速，n为光纤有效折射率；

(3)将驱动可调谐滤波器的器的信号发生器的输出三角波的频率分别调整到各个光纤光栅组对应的三角波的频率f_i；数据采集卡通过光电探头获得谐振激光的输出信号；

(4)第i个光纤光栅组中的每个光纤光栅对应谐振激光输出信号在可调谐滤波器的一个扫描周期内出现两个脉冲，两个脉冲之间的时间间隔变化量Δt光纤光栅波长漂移量Δλ满足线性关系：