[发明专利]一种基于宽带可调谐光源的光纤光栅波长解调装置

说明书

一种基于宽带可调谐光源的光纤光栅波长解调装置，包括宽带可调谐光源模块、光源驱动控制模块、分路器、参考光路模块、传感光路模块、光电转换模块、数据处理模块、主控单元和通信接口模块，所述宽带可调谐光源模块包括半导体光放大器、光隔离器、光耦合器、F‑P滤波器和带通滤波器，其中：光源驱动控制模块控制所述半导体光放大器的电流和温度，光源驱动控制模块给所述F‑P滤波器提供电压源，光电转换模块将光信号转变为电信号通过通信接口模块传送至数据处理模块。该装置具有测量精度高、动态光学范围大、测量波长范围宽、可靠性好、体积小以及集成度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于宽带可调谐光源的光纤光栅波长解调装置，属于光纤传感技术领域。

背景技术

当外界参量(如温度、应变等)发生变化时，光纤光栅传感器的反射波长也会随之改变，并且单一外界参量的变化与传感器波长的变化理论上呈线性关系。通过测量传感器波长的变化可以间接获取外界参量信息。

光纤光栅传感器以其抗电磁干扰、体积小、耐腐蚀、分布阵列等特性广泛应用于航空航天、船舶等领域，并且在某些特定领域(石油勘探、堤坝等)也能实现相关信息量的测量。

目前市场上的光纤光栅波长解调设备精度比较高的往往价格高昂，或者精度较高的设备解调速率不高、光源光谱特性一般等。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于可调谐光源的光纤光栅波长解调装置，该装置集成度高，抗电磁干扰，测量精度高，解调速率良好，成本适中，便于光纤传感解调技术在市场的推广。

本发明的技术解决方案是：

一种基于宽带可调谐光源的光纤光栅波长解调装置，包括宽带可调谐光源模块、光源驱动控制模块、分路器、参考光路模块、传感光路模块、光电转换模块、数据处理模块、主控单元和通信接口模块；

光源驱动控制模块在主控单元的控制下，驱动宽带可调谐光源模块产生光信号，宽带可调谐光源模块输出的光信号经过分路器后进入参考光路模块和传感光路模块，之后分别输出相应参考光信号以及待测传感器光信号；光电转换模块将所述相应参考光信号以及待测传感器光信号转变为电信号经由通信接口模块传送至数据处理模块进行数据拟合和标定，实现波长的解调，得到待测传感器的波长。

宽带可调谐光源模块包括半导体光放大器、光隔离器、光耦合器、F-P滤波器以及带通滤波器；

半导体光放大器在光源驱动控制模块的驱动下，产生光信号后通过光隔离器进行单向传输，送入光耦合器中，光耦合器将光信号分为两路，一路送入F-P滤波器中进行宽带光信号和窄带光信号的转换，另一路作为宽带可调谐光源模块的输出；

所述窄带光信号通过光隔离器进行单向传输，送入带通滤波器滤除杂波，之后再将光信号送入半导体光放大器形成环状结构，经过若干循环，半导体光放大器的内部达到稳定状态，此时宽带可调谐光源模块的输出宽带扫频光信号。

所述光耦合器的分光比为30/70，30％的光信号作为所述宽带可调谐光源模块的输出。

所述带通滤波器输出波长范围为1510～1590nm。

所述半导体光放大器的工作波长范围为1450nm～1600nm，所述F-P滤波器自由光谱范围为1500nm～1600nm，3dB带宽为0.16nm，最大调谐频率达1kHz。

宽带可调谐光源模块的输出信号波长范围为1510～1590nm，光源输出最大光功率与最小光功率之差为2dBm，信噪比50dB。

光源驱动控制模块包括恒温电路、恒流电路和F-P滤波器驱动电路；

所述恒温电路和恒流电路控制半导体光放大器工作在恒温恒流状态，所述F-P滤波器驱动电路使所述F-P滤波器输出可调谐的窄带光信号。