[实用新型]基于波长反馈的定点扫描光纤激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电子技术领域，特别涉及光纤激光器技术领域，具体是指一种基于波长反馈的定点扫描光纤激光器。

背景技术

基于FBG(光纤布拉格光栅)技术的光纤传感系统是光纤传感中应用最广的技术，大量使用在桥梁、隧道、大坝等建筑物的应力健康监控，以及石油、输变电缆管线的温度监测等行业。其基本原理结构，一般采用以下两种技术方案：如图1所示的宽带光源加直接光谱分析方案以及如图2所述的扫描光源加时域分析(间接光谱分析)方案。

方案一的特点是技术简单，但光谱分析的光谱仪由于成本偏高，且对于多通道系统必须采用昂贵的光开关，使得总体成本偏高且可靠性较低，目前处于渐渐淘汰的方案。

方案二的特点是技术复杂度高，但本身时域分析和光谱分析都是通过软件算法实现，硬件成本低廉，而且扫描激光器的高光谱密度易于通过分路器构建多通道系统，成本低且稳定性高(无源分路器稳定性远高于不停切换的光开关系统)，使得该系统逐渐成为主流。

方案二中的扫描光源通常采用宽带光源加扫描滤波器的方案或扫描光纤激光器的方案。但无论哪种方案，其波长扫描均采用光滤波器驱动电压的变化来实现，一般波长与电压是复杂的函数关系，如下式所示：

λ＝f(V)+g(x)

上式中，波长λ和电压V具有一定的函数关系f，但也与其他因素x(比如：温度，湿度，时间)等都存在关系g。这样为了在设备的工作环境内，比如工作温度(如-5～+60℃)，湿度(如20％～80％)，寿命(如15年)等范围内，能保证所需要的波长，比如C-Band(1525～1565nm)，则必须提供足够大的电压范围来克服其他因素的影响。通常采用的方式是：电压范围取所需要的2.5倍，以保证任何情况下总有一个滤波器FSR(自由光谱区)落在采样范围内。如图3所示，在采样时，为了保证系统在温度、湿度、寿命等影响下的稳定性，大约有一半以上的采样点是无用的(系统中每次仅需一个有用的FSR)，这些无用的采用点会占据系统资源，在同样的系统资源的情况下，使采样频率变慢一倍以上，或者采样精度降低一半以上。这就对整个FBG解调仪的扫描频率，精度等关键性能指标产生了严重的负面影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种在波长扫描过程中实现受控的、精确的点到点扫描，从而极大地节约采样和处理所需的系统资源，在相同系统资源的条件下，大幅提高采样频率和精度，且结构简单，成本低廉，应用范围广泛的基于波长反馈的定点扫描光纤激光器。

为了实现上述的目的，本实用新型的基于波长反馈的定点扫描光纤激光器具有如下构成：

其包括扫描光源、第二定向耦合器、带通滤波器和波长反馈回路。所述的第二定向耦合器连接于所述扫描光源输出端，所述的第二定向耦合器的输出端为该激光器的扫描激光输出端。所述的带通滤波器连接于所述的扫描光源输出端和所述的第二定向耦合器之间，所述的波长反馈回路包括顺序连接的光电变换器、电平判别模块和扫描范围控制模块，所述的光电变换器的输入端连接所述的第二定向耦合器的输出端，所述的扫描范围控制模块的输出端连接所述的扫描光源。

该基于波长反馈的定点扫描光纤激光器中，所述的光电变换器包括PIN二级管和运算放大器，所述的PIN二级管的输入端连接所述的第二定向耦合器的输出端，所述的PIN二级管的输出端连接所述的运算放大器的输入端，所述的运算放大器的输出端连接所述的电平判别模块的输入端。

该基于波长反馈的定点扫描光纤激光器中，电平判别模块为比较器，所述的比较器的输入端连接于所述的光电变换器的输出端，所述的比较器的输出端连接于所述的扫描范围控制模块的输入端。

该基于波长反馈的定点扫描光纤激光器中，所述的扫描范围控制模块包括顺序连接的CPU、数模转换器和驱动电路，所述的CPU的输入端连接所述的电平判别模块的输出端，所述的驱动电路的输出端连接所述的扫描光源。

该基于波长反馈的定点扫描光纤激光器中，所述的扫描光源包括顺序连接的扫描滤波器、第一定向耦合器、第一光纤隔离器、光纤放大器和第二光纤隔离器，该第二光纤隔离器的输出端连接所述的扫描滤波器；所述的第一定向耦合器的输出端为该扫描光源的输出端，并连接所述的带通滤波器；所述的扫描范围控制模块的输出端连接所述的扫描滤波器。

该基于波长反馈的定点扫描光纤激光器中，所述的光纤放大器为掺铒光纤放大器。