[发明专利]含有长周期光纤光栅萨格奈克环的光纤光栅波长解调系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有长周期光纤光栅萨格奈克环的光纤光栅波长解调系统，属于光纤传感器技术领域。

背景技术

光纤光栅传感器具有抗干扰能力强、可靠性好、耐腐蚀、体积小、重量轻以及波长编码方式可靠等优点，越来越为人们所重视。这种传感器把被测参数的变化转换为光栅工作波长的变化，如何简单、快捷、精确的将微小的波长漂移量解调出来，是光纤光栅传感器系统中至关重要的问题。

目前，光纤光栅实用化的波长解调技术主要有干涉解调技术、可调谐F-P滤波解调技术和采用色散元件与CCD阵列相结合的光谱成像技术等。美国MICRONOPICS公司的光纤布拉格光栅SI/SM系列波长解调仪是光纤光栅波长解调领域先进技术的代表。各国的研究者也相继提出了其它解调方案，如匹配滤波解调技术、线性啁啾光纤光栅解调技术和长周期光纤光栅边缘滤波线性解调技术等。

1993年英国kent大学的D.A.Jackson和southampton大学的L.Reekie等人报道了利用匹配光栅滤波法对光纤光栅波长进行解调(simple multiplexingscheme for a fiber optic grating sesnor network，optics letters，Vl.18，No.14 1993：1192-1194)，这种方法使用简单，但解调范围小。

2002年Zhao D和Shu X等提出利用含有线性啁啾光纤光栅萨格奈克环解调传感光纤光栅波长(Sensor Interrogation technique Using Chirped FiberGrating-Based Sagnac Loop，Electron.Lett.Vol.38，No.72002：312-313)。

光学学报2004年第24卷第2期199-202页报道了南开大学现代光学研究所对长周期光纤光栅边缘滤波线性解调系统进行了研究。该解调系统包括：信号处理系统、长周期光纤光栅、光纤布拉格光栅、宽带光源。由于采用了功率较低的宽带光源，检测到的信号较弱，导致噪比低，测量精度受到限制。

东华大学的詹亚歌等提出了长周期光纤光栅解调的光纤光栅高温传感系统(CN 201034747Y)。主要原理是利用长周期光纤光栅对宽带光源进行调制，产生一个在特定波长范围内强度为线性变化的光源。再将这个光源入射到传感光纤光栅，对其反射后的光功率进行检测，达到波长解调的目的。

综合上述几种波长解调方案，多采用宽带光源作为传感系统的光源，通过检测经光纤光栅反射的窄带光谱，实现波长解调。但这种波长解调方案采用的宽谱光源功率低，且只有光纤光栅反射带宽内的光被检测到，致使探测到的信号信噪比较低，降低了波长的测量精度，且稳定性易受环境干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的解调系统的信噪比较低，测量精度低，易受环境干扰的缺陷。提出一种含有长周期光纤光栅萨格纳克环的光纤光栅波长解调系统。

本发明的技术方案：

一种含有长周期光纤光栅萨格奈克环的光纤光栅波长解调系统。该波长解调系统的光源为光纤布拉格光栅与含有长周期光纤光栅的萨格奈克环作为腔镜构成线腔型光纤激光器。

含有长周期光纤光栅的萨格奈克环包括：2×2耦合器和长周期光纤光栅；长周期光纤光栅的一端与2×2耦合器的第三端口连接，长周期光纤光栅的另一端和2×2耦合器的第四端口连接，形成含有长周期光纤光栅的萨格奈克环。

光纤布拉格光栅的一端通过掺铒光纤与2×2耦合器的第一端口连接。

光纤布拉格光栅的另一端与波分复用器的第三端口连接，波分复用器的第二端口与泵浦光源连接，波分复用器的第一端口与信号处理系统连接。

本发明的有益效果：

1)本发明不需要专门的波长测试设备，只需要探测激光输出功率值，根据波长与激光功率值的线性关系，就可以解调出光纤布拉格光栅工作波长偏移，大大降低了系统的成本。

2)本发明可以实现高信噪比、高精度测量。与传统光纤布拉格光栅传感系统采用宽带光源相比，本发明采用含有长周期光纤光栅萨格奈克环和光纤光栅形成激光器结构，输出功率很高。在相同环境条件下，大大提高测量信号信噪比和测量精度。

3)本发明的测量动态范围和测量灵敏度均可调。采用的长周期光纤光栅主损耗峰两侧透射谱的线性范围越大系统的测量动态范围越大，线性透射谱的陡峭程度越高，系统的测量测量灵敏度越高。故，可根据选择不同的长周期光纤光栅调节本发明所涉及的光纤布拉格光栅波长解调系统的测量动态范围和测量灵敏度。

附图说明