[实用新型]高速光纤光栅解调系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅解调技术，尤其涉及一种高速光纤光栅(FBG)解调系统。

背景技术

对FBG(光纤光栅)的波长解调关键在对光谱的处理技术上。

现有技术中的光纤光栅解调系统中，常采用可调谐滤波器。

上述现有技术至少存在以下缺点：

由于可调谐滤波器内部结构有运动部件和器件本身工艺等原因，速度和精确度不能完全满足精准高速解调的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、解调高速、精准的高速光纤光栅解调系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的高速光纤光栅解调系统，该解调系统通过光纤与外部光纤光栅传感器相连接，其特征在于，所述解调系统包括高速光信号探测单元和信号处理单元，所述高速光信号探测单元接收所述光纤光栅传感器传来的光信号并将探测的结果输入给所述信号处理单元；

所述高速光信号探测单元包括衍射光栅及并行的高速光-电转换阵列。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的高速光纤光栅解调系统，由于光信号探测单元接收光纤光栅传感器传来的光信号并将探测的结果输入给信号处理单元；光信号探测单元包括衍射光栅及并行的高速光-电转换阵列。结构紧凑、解调高速、精准。

附图说明

图1为本实用新型的高速光纤光栅解调系统的一个实施方式的结构原理图；

图2为本实用新型的高速光纤光栅解调系统的一个实施方式中的光信号探测单元的结构原理图；

图3为本实用新型的高速光纤光栅解调系统的一个实施方式中的信号处理单元的结构原理图。

具体实施方式

本实用新型的高速光纤光栅解调系统，其具体实施方式如图1所示，高速光纤光栅解调系统主要包括光信号探测单元(即W-M部件)和信号处理单元(包括DSP-FPGA)。

另外，还可以包括发出激励光的ASE光源及控制单元、显示器、USB或互联网接口等。

其中W-M(Wavelength Monitor)部件为光波衍射及监控部件，DSP-FPGA为数字信号处理芯片和大规模可编程逻辑阵列芯片。

如图2所示，为本实用新型的高速光纤光栅解调系统的一个实施方式中的光信号探测单元的结构原理图。在这里，W-M(Wavelength Monitor)部件采用固体衍射光栅及并行的CCD阵列4来实施高速波长信号识别和光电转换，并通过高速高分辨率A/D转换，输出给后续的DSP-FPGA处理。

其中，衍射光栅为固定硅光栅3，固定硅光栅3采用特殊硅工艺，实现高分辨率分光计功能，分辨率达到0.1nm。宽谱光源1通过扩束镜2实现光的扩束，匹配固定硅光栅3长度。反射镜片4实现根据需要方向的合理分配，将衍射后空间分布的各波长分量投射到CCD探测阵列5上。固定的衍射光栅没有运动的部件，可立即把入射光的各波长在空间分离开，这是实现高速波长扫描和稳定数据采集的基础。这里双重衍射光栅和密集的CCD阵列4相配合，从而实现高分辨率的光电信号转换。信号噪声抑制及放大电路6是为了后面A/D转换模块7，实现噪声滤波及信号放大。A/D实现模拟到数字的转变，模拟信号为微弱信号，A/D采样速率超过5MSPS。CCD探测器阵列的快速光电响应时间和高速数字信号时序电路8产生电路相配合，实现高速并行光波信号按照给定协议输出串行数据信号和控制信号。其最高数据采样率目前可达3KHz。

如图3所示，为本实用新型的高速光纤光栅解调系统的一个实施方式中的信号处理单元的结构原理图。信号处理单元包括数字信号处理芯片和大规模可编程逻辑阵列芯片，即DSP和FPGA，其拟合算法技术也是关键技术。本信号处理单元包括二项式或三项式算法单元，可以采用改进的二项式/三项式拟合算法。

高速光纤光栅传感解调仪需要高速和精准的电信号数字处理和软件拟合算法。解调仪重要任务是通过传感器的波长变化间接通过一系列光器件，最后还是要落实到光功率谱上的分析，解析出波长及其变化。高速的光功率谱的数字信号容量极大，因此整个光谱的高速扫描需要高性能专门处理算法的硬件才能满足要求。选择先进浮点DSP和优化数据及改进的二项式/三项式拟合算法，是该系统实现高速数据流处理和传感分析的关键与创新点。

本实用新型的高速光纤光栅解调系统可承载多个光纤通道，如2-8个，每通道可以串多个(例如1-25个)光纤光栅(FBG)传感器。FBG传感器可以远离监控中心主机达100公里。