[实用新型]光纤光栅传感装置及其电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及测量领域，特别是涉及光纤光栅传感装置及其电路。

背景技术

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。

现有技术光纤光栅传感系统一般包括宽带光源、光分束器、光纤光栅、 光探测器以及波长解调装置。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。波长解调装置一般为可调谐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都是价格昂贵的器件，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。其中，波长可调谐激 光器集光源和解调器的功能于一身，可以大大简化系统的构成，比如美国 专利6,836,578，描述了一种利用微机电技术制作的波长可调谐面发射激光 器构成的光纤光栅传感系统。但由于利用微机电技术的光纤光栅传感系统 需要集成微机电装置，导致成本的升高。另外，申请号为200610109382.7 的中国专利申请利用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。

实用新型内容

为解决现有技术利用DFB激光器作光源的光纤光栅传感系统的需要采 用温度调谐而导致调谐速度慢的技术缺陷，本实用新型提供一种光纤光栅 传感装置及其电路，可以在低成本的基础上实现较高的波长调谐速度。

本实用新型的一个方面是提供一种光纤光栅传感装置，包括激光器光 源、传感光纤光栅以及光探测器，所述激光器光源的发光面与所述传感光 纤光栅一端耦合，所述传感光纤光栅另一端与所述光探测器的探测端对应 设置，所述激光器光源是波长可通过电流调谐的面发射激光器光源，还包 括输出可变工作电流到所述激光器光源对其进行波长调谐的驱动电源、连 接所述光探测器和驱动电源以获得外界传感量的的控制电路。

较优实施方式中，进一步包括对所述传感光纤光栅进行定标参考光纤 光栅，所述参考光纤光栅一端与所述激光器光源的发光面耦合，另一端与 所述光探测器的探测端对应设置。

较优实施方式中，进一步包括保持所述激光器光源和参考光纤光栅温 度稳定的温度控制电路。

较优实施方式中，进一步包括设置于所述激光器光源发光面与光纤光 栅之间的光隔离器。

较优实施方式中，进一步包括设置于所述激光器光源发光面与传感光 纤光栅之间的光分束器，所述光分束器的出光口至少与一个所述传感光纤 光栅耦合。

较优实施方式中，所述激光器光源的波长变化范围大于所有传感光纤 光栅总的波长变化范围。

较优实施方式中，所述激光器光源的工作模式为单横模和单纵模。

本实用新型的另一个方面是提供一种光纤光栅传感电路，包括：输出 可变工作电流到面发射激光器光源进行波长扫描的驱动电源，在所述扫描 波长与传感光纤光栅中心波长匹配时记录下此时驱动电源输出电流值的记 录单元，在驱动电源输出电流值、传感光纤光栅中心波长与外界传感量之 间的关系数据中查询所述记录的驱动电源输出电流值得到对应传感量的查 询单元。

较优实施方式中，进一步包括利用参考光纤光栅对所述传感光纤光栅 中心波长进行定标的定标单元。

较优实施方式中，进一步包括控制所述面发射激光器温度的温度控制 单元。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术利用DFB激光器作光源的 光纤光栅传感系统的波长变化范围小、需要采用温度调谐而导致调谐速度 慢的技术缺陷，本实用新型将现有DFB激光器更换为输出波长随驱动电流 的变化实现波长扫描的面发射激光器光源，同时搭配相应的驱动电源及控 制电路，因此仅仅通过电流扫描的方式就可以让面发射激光器出射光波长 覆盖光纤光栅波长的变化，而且由于采用电流调谐的方式，面发射激光器 响应速度可以很快，又由于电流的扫面步长可以做得很小，因而调谐精度 高，可以在低成本的基础上实现较高的波长调谐速度，并具有波长解调原 理简单、成本低、响应速度块、尺寸小等优点。

附图说明

图1是本实用新型光纤光栅传感装置第一实施方式的原理框图；