[发明专利]一种光纤布拉格光栅的解调系统及方法

权利要求书

1.一种光纤布拉格光栅的解调系统,其特征在于，包括：光源、第一光环形器、参考光栅、光纤布拉格光栅、干涉器和扰动源；

所述光源，用于发射宽频光并通过所述第一光环形器的第一端口进入，第二端口输出到所述参考光栅，所述参考光栅将参考波长的光反射，其他波长的光进入所述光纤布拉格光栅；

所述光纤布拉格光栅，用于接收所述参考光栅的光并反射，将反射的传感波长的光与所述参考波长的光从所述第一光环形器的所述第二端口进入第三端口输出到所述干涉器；

所述干涉器，接收所述第一光环形器的所述第三端口输出的光束并分为两路，其中一路搭载扰动源使得两路的臂长差产生随机变化，并分别探测所述传感波长的光和所述参考波长的光；

还包括第二环形器、参考光栅滤波器、第一探测器和第二探测器；

将干涉混合信号从所述第二环形器的第一端口进入，第二端口输出到所述参考光栅滤波器，所述参考光栅滤波器的反射波长与所述参考波长一致，所述参考波长的光被反射，所述传感波长的光进入所述第一探测器中被探测；所述参考波长的光从所述第二环形器的所述第二端口进入，第三端口输出到所述第二探测器中被探测。

2.如权利要求1所述的光纤布拉格光栅的解调系统,其特征在于，所述扰动源是环境干扰抖动、震动元件、相位调制器或所述光纤布拉格光栅的触感信号。

3.一种光纤布拉格光栅的解调方法，其特征在于，采用如权利要求1-2任一所述的光纤布拉格光栅的解调系统对所述光纤布拉格光栅进行解调，具体包括如下步骤：

S1：根据光纤布拉格光栅的光栅数目选择扰动源及采样率；

S2：采用压缩感知的算法，在扰动源扰动下将每个所述干涉器输出的光强值作为对时域信号的一次随机采样结果s，所述干涉器的两路的臂长差的值作为随机采样的位置Ф；

S3：根据随机采样的位置Ф构造恢复矩阵A，所述恢复矩阵A由所述随机采样的位置Ф与频域正交基ψ相乘得到；

S4：根据所述恢复矩阵A、所述随机采样结果s恢复频域信号f，完成光纤布拉格光栅的解调。

4.如权利要求3所述的光纤布拉格光栅的解调方法，其特征在于，根据所述传感波长的光的光强、所述参考波长的光的光的强和参考波长得到所述干涉器的两路的臂长差。

5.如权利要求4所述的光纤布拉格光栅的解调方法，其特征在于，根据所述传感波长的光的光强、所述参考波长的光的光的强和参考波长通过如下公式计算得到所述干涉器的两路的臂长差：

其中，P₁和P₂分别为所述干涉器的两路的光强，λ为参考波长，L₁和L₂分别为干涉器的两路的长度，n为折射率，为相位噪声。

6.如权利要求3所述的光纤布拉格光栅的解调方法，其特征在于，所述频域正交基ψ为离散余弦变换正交基。

7.如权利要求3所述的光纤布拉格光栅的解调方法，其特征在于，通过优化算法迭代得到所述光纤布拉格光栅中每个光栅的反射波长。

8.如权利要求7所述的光纤布拉格光栅的解调方法，其特征在于，所述优化算法是凸优化算法或正交匹配跟踪算法。

9.如权利要求7所述的光纤布拉格光栅的解调方法，其特征在于，所述迭代的停止条件为所述光纤布拉格光栅的光栅个数、各所述光栅的波长范围；将光谱按光栅个数划分谱区，各谱区中选择最大似然的波长。