[发明专利]一种嵌入式光纤光栅解调设备

权利要求书

1.一种嵌入式光纤光栅解调设备，其特征在于，包括：宽带光源、光纤耦合器、温控光纤光栅、光开关、光纤连接头、光谱测量模块、温控装置、以及光路控制及信号处理电路，其中，

所述宽带光源为所述光纤光栅解调设备提供光源；

所述光纤耦合器对来自所述宽带光源的光功率进行分配，分别传送给所述温控光纤光栅和光开关，所述温控光纤光栅对来自所述光纤耦合器的光谱进行衍射处理，并将处理后的固定波长的光通过所述光纤耦合器的C端口反射给所述光纤耦合器；所述光开关对来自所述光纤耦合器的光谱进行通道间的分时复用处理，并将处理后的光谱传输给所述光纤连接头，所述光纤连接头进一步将所述光谱传输给外部的带有测量光纤光栅的光缆，所述带有测量光纤光栅的光缆对光谱进行衍射处理，并将处理后的特定波长的光谱经由所述光纤连接头和所述光开关、并通过所述光纤耦合器的D端口反射给所述光纤耦合器；所述光纤耦合器将通过所述C端口和D端口传输回的反射光谱通过其B端口传输给所述光谱测量模块；

所述光谱测量模块对来自所述光纤耦合器的反射光谱进行光电信号转换，并将转换后的电信号传输给所述光路控制及信号处理电路，所述光路控制及信号处理电路同时接收来自所述光谱测量模块的温度电信号，以便对所述光谱测量模块的光谱电信号进行温度补偿；所述光路控制及信号处理电路对接收自所述光谱测量模块的电信号进行解调处理，并将处理结果传输给外部设备；所述光路控制及信号处理电路根据采集自所述宽带光源的热敏电阻值对所述宽带光源的输出光功率和所述宽带光源自身的温度进行控制；并且所述光路控制及信号处理电路对所述光谱测量模块提供标准的参考电压及逻辑控制信号；所述光路控制及信号处理电路还对所述光开关光通道的切换进行控制；以及

所述温控装置使所述温控光纤光栅保持恒定的温度。

2.根据权利要求1所述的嵌入式光纤光栅解调设备，其特征在于，所述光路控制及信号处理电路包括：FPGA芯片、DSP芯片、输入信号调理电路、模数转换电路、通信接口电路、FPGA配置芯片、程序存储器、光开关驱动电路、电源电路以及宽带光源驱动电路，其中，

所述FPGA芯片为所述光谱测量模块提供逻辑控制信号，以便控制所述光谱测量模块的光电信号转换操作，所述光谱测量模块向所述FPGA芯片提供光谱电信号采集控制信号，以便FPGA芯片通过所述模数转换电路采集由所述光谱测量模块输出、并经所述输入信号调理电路调理的光谱电信号和温度电信号；所述FPGA芯片对所述光谱电信号和温度电信号进行转换处理，并将处理后的信号传送给所述DSP芯片进行解调运算及温补运算，所述DSP芯片将运算结果的电信号传送给所述FPGA芯片，并通过所述通信接口电路传输给外部设备；

所述FPGA芯片为所述光开关驱动电路提供控制信号，以便所述光开关驱动电路为所述光开关提供驱动信号，从而实现光开关光通道的切换；

所述FPGA配置芯片在所述光路控制及信号处理电路通电时将电路配置信息传输给所述FPGA芯片，以便所述FPGA芯片完成内部电路配置，并使所述FPGA芯片实现上述的与所述光谱测量模块、模数转换电路、光开关驱动电路、DSP芯片、以及通信接口电路之间的电路功能；

所述程序存储器在所述光路控制及信号处理电路通电时将所述DSP芯片的运行程序传输给所述DSP芯片，以便所述DSP芯片实现上述的解调运算、温补运算、及运算结果发送控制功能；

所述宽带光源驱动电路为所述宽带光源提供稳定的驱动电流和温控功能；以及

所述电源电路为所述光路控制及信号处理电路中的各芯片及所述光谱测量模块提供电源。

3.根据权利要求1所述的嵌入式光纤光栅解调设备，其特征在于，所述温控装置包括：热敏电阻、温控电路和帕尔贴加热制冷片，其中

所述热敏电阻用于测量所述温控光纤光栅的温度，不同的测量温度对应于所述热敏电阻不同的阻值；收到所述热敏电阻传送的电阻值后，所述温控电路将所述热敏电阻的阻值转变为电压值，并将该电压值与所述温控电路的设定控温电压值进行比较，比较所得的电压差值经所述温控电路处理之后得到合适的驱动电信号，所述温控电路将该驱动电信号输出给所述帕尔贴加热制冷片，以便帕尔贴加热制冷片对所述温控光纤光栅的温度进行调节，从而使所述温控光纤光栅的温度稳定在设定温度值。

4.根据权利要求1所述的嵌入式光纤光栅解调设备，其特征在于，所述光纤耦合器为3dB光纤耦合器。

5.根据权利要求1所述的嵌入式光纤光栅解调设备，其特征在于，所述光谱测量模块包括衍射光栅和探测器阵列，可测量波长范围大于40nm的光谱。