[发明专利]一种准分布式光纤布拉格光栅解调芯片及承载设备

权利要求书

1.一种准分布式光纤布拉格光栅解调芯片，其特征在于，包括按光信号传播方向依次连接的宽谱光源、光学环形器、1×N通道的阵列波导光栅、N个双马赫曾德干涉仪结构和4N个Ge光电探测器，所述解调芯片还包括读出电路，所述Ge光电探测器的输出端连接读出电路，所述阵列波导光栅具有1个输入端和N个输出端，所述阵列波导光栅的N个输出端与所述N个双马赫曾德干涉仪结构的输入端相连，每个双马赫曾德干涉仪结构均包括4个输出端，且每个双马赫曾德干涉仪结构的各输出端分别与一个Ge光电探测器对应连接；来自宽谱光源的光经过光学环形器入射到N个准分布式光纤布拉格光栅FBG，经准分布式光纤布拉格光栅反射后变成N个不同波长的反射峰，所述N个不同波长的反射峰返回到光学环形器并入射到阵列波导光栅中后分别从阵列波导光栅的第i个输出端口出射，i为正整数，且1≤i≤N，每个准分布式光纤布拉格光栅的反射峰分别从对应的阵列波导光栅输出端输出，接着经过对应的双马赫曾德干涉仪结构，最后分别被四个Ge光电探测器接收，读出电路根据Ge光电探测器接收到的光功率值推算准分布式光纤布拉格光栅中心波长；

所述双马赫曾德干涉仪结构包括第一2×2多模干涉耦合器、第二2×2多模干涉耦合器、1×2多模干涉耦合器、第一马赫曾德干涉仪、第二马赫曾德干涉仪、第一2×2定向耦合器和第二2×2定向耦合器，其中，所述第一2×2多模干涉耦合器的其中一个输入端与所述阵列波导光栅的对应输出端相连，所述第一2×2多模干涉耦合器的其中一个输出端与所述第二2×2多模干涉耦合器的其中一个输入端相连，所述第一2×2多模干涉耦合器的另一个输出端与所述1×2多模干涉耦合器的输入端连接，所述第二2×2多模干涉耦合器的输出端经所述第一马赫曾德干涉仪与所述第一2×2定向耦合器的输入端连接，所述1×2多模干涉耦合器的输出端经所述第二马赫曾德干涉仪与所述第二2×2定向耦合器的输入端连接，所述第一2×2定向耦合器的两个输出端和所述第二2×2定向耦合器的两个输出端分别与4个Ge光电探测器对应连接。

2.根据权利要求1所述的准分布式光纤布拉格光栅解调芯片，其特征在于，所述阵列波导光栅输入端通过光栅耦合器和准分布式光纤布拉格光栅相连；所述阵列波导光栅输出端分别和对应的双马赫曾德干涉仪结构通过一个2×2多模干涉耦合器连接，所述阵列波导光栅的通道间隔与所述光纤布拉格光栅的波长解调动态范围有关。

3.根据权利要求1所述的准分布式光纤布拉格光栅解调芯片，其特征在于，所述第一2×2多模干涉耦合器的两个输出端输出的光信号功率相等，相位相差π/2，使得所述第一马赫曾德干涉仪与所述第二马赫曾德干涉仪的相位差被锁定为π/2。

4.根据权利要求1所述的准分布式光纤布拉格光栅解调芯片，其特征在于，所述第一2×2定向耦合器的耦合区长度和所述第二2×2定向耦合器的耦合区长度可调，使得所述第一马赫曾德干涉仪与所述第二马赫曾德干涉仪的消光比大小可调。

5.根据权利要求1所述的准分布式光纤布拉格光栅解调芯片，其特征在于，所述Ge光电探测器由硅波导上外延Ge材料制成，Ge光电探测器有三个金属电极加上反偏电压，所述三个金属电极为GSG结构，来自双马赫曾德干涉仪的光通过硅波导水平入射到Ge光电探测器，通过测得的电流反推入射光的光功率。

6.一种承载设备，其特征在于，包括承载体和权利要求1至5任一项所述的准分布式光纤布拉格光栅解调芯片，其中，所述解调芯片收容于所述承载体内。

7.根据权利要求6所述的承载设备，其特征在于，所述承载设备包括复合材料，所述承载体为所述复合材料的主体，所述解调芯片推算出来的准分布式光纤布拉格光栅中心波长信息包括所述主体的应变和温度信息，所述复合材料包括树脂基、陶瓷基和金属基复合材料中的至少一种；或，

所述承载设备包括医疗健康设备，所述承载体包括所述医疗健康设备的探头，所述解调芯片推算出来的准分布式光纤布拉格光栅中心波长信息包括所述医疗健康设备探头监测到的人体心率和/或体温信息。