[发明专利]一种极弱光纤光栅传感系统及其查询方法

权利要求书

1.一种极弱光纤光栅传感系统，其特征在于：所述的传感系统由窄带调谐光源（1）、调制模块（2）、环形器（3）、布拉格光纤光栅阵列（4）、取样模块（5）、光电探测器（6）和数据处理计算机（7）组成；窄带调谐光源（1）连接调制模块（2），调制模块（2）输出的光信号通过环形器（3）耦合进布拉格光纤光栅阵列(4)；环形器（3）的另一个端口接取样模块(5)；取样模块（5）连接光电探测器（6），光电探测器（6）用导线与数据处理计算机（7）连接；

其中，窄带调谐光源（1）输出连续激光，光源功率大于0dBm，通过数据处理计算机（7）控制实现pm级波长扫描；

调制模块由第一SOA高速光电开关（8）和信号发生器（9）构成，对光源信号进行调制并放大，调制输出的光脉冲宽度小于20ns；

取样模块由第二SOA高速光电开光（10）和信号发生器（9）构成，对反射的光脉冲在时域内进行选择，并对允许通过的光信号进行放大，取样脉冲宽度小于20ns；

布拉格光纤光栅阵列(4)由多个极弱反射率>0.0001%的全同光纤光栅构成，在常规光纤上直接刻写制作。

2.根据权利要求1所述的极弱光纤光栅传感系统，其特征在于：信号发生器（9）的两个输出端口分别与第一SOA高速光电开光（8）、第二SOA高速光电开光（10）连接；窄谱调谐光源（1）及信号发生器（9）的控制端口和数据处理计算机（7）之间用导线连接。

3.如权利要求1或2所述的极弱光纤光栅传感系统的查询方法，其特征在于：信号发生器（9）产生两路耦合的脉冲信号，第一路输出给第一SOA高速光电开关（8），第二路输出给第二SOA高速光电开关（10），通过调节第二路脉冲信号对第一路脉冲信号的相位差，取样模块在ns级时间段内采集光纤上不同位置的光强反射信号，隔离其它光栅反射信号的串扰。

4.根据权利要求3所述的极弱光纤光栅传感系统的查询方法，其特征在于：通过调节窄带调谐光源（1）的输出功率，或第一SOA高速光电开关（8）的开关增益，或第二SOA高速光电开关（10）的开关增益，减小对极弱光纤光栅反射率的要求，增加光纤光栅阵列的个数，扩大传感系统的容量。

5.根据权利要求3所述的极弱光纤光栅传感系统的查询方法，其特征在于：在传感系统率定时，数据处理计算机（7）控制信号发生器（9）对相位差以0.1度的间隔进行扫描，根据反射光信号的强度判定是否为布拉格反射，判定后再根据两路脉冲之间的相位差值计算光栅的位置并保存各个光栅的信息；当系统处于工作状态时，根据已获得的光纤光栅对应的相位信息，采用光栅的静态波长直接扫描相位查询所有的全同光栅，快速探测每个光栅的反射信号，并标记反射光强小于限定阈值的光栅；然后对标记光栅固定查询的相位差，利用窄带调谐光源（1）对标记光栅进行波长扫描，检测对应光栅的波长偏移量，快速解调当前光栅所在点的被测物理量。