一種測量光纖光柵波長的裝置和設備制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術涉及一種測量光纖光柵波長的裝置和設備，所述裝置包括具有傳輸比曲線的分光器件和光電轉(zhuǎn)化器；將待測光纖光柵的窄帶光經(jīng)過所述分光器件形成兩路光信號，所述兩路光信號分別經(jīng)過所述光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成不同功率的參考電信號和測量電信號；所述電信號分別經(jīng)過電信號處理電路比較分析出所述待測光纖光柵波長。本發(fā)明專利技術提供的技術方案成本低、光噪聲信號小、波長測量實用簡便。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

：本專利技術涉及光學測量領域，更具體涉及一種測量光纖光柵波長的裝置和設備。
技術介紹
：1989年MOREY首次報道將光纖光柵(FiberBraggGrating，簡稱FBG)用作傳感器件。光纖光柵是一種光纖無源器件，實際上就是一段光纖，其纖芯中具有折射率周期性變化的結構，或稱作光纖芯內(nèi)的布拉格反射器。它利用光纖材料的紫外光敏性，通過雙光束干涉法和相位掩模法等方法，從側(cè)面將裸纖暴露在紫外光束的干涉圖案下，將干涉圖案寫入到光纖內(nèi)，在纖芯內(nèi)部形成空間相位光柵。當具有一定頻譜寬度的光信號經(jīng)過光纖光柵后，特定波長的光波沿原路反射回來，其余波長的光信號則直接透射出去。根據(jù)模耦合理論，λΒ＝2nΛ的波長就被光纖光柵所反射回去(其中λΒ為光纖光柵的中心波長，Λ為光柵周期，n為纖芯的有效折射率)。反射的中心波長信號λΒ，跟光柵周期Λ，纖芯的有效折射率n有關，所以當外界的被測量引起光纖光柵溫度、應力改變都會導致反射的中心波長的變化。也就是說光纖光柵反射光中心波長的變化反映了外界被測信號的變化情況。光纖光柵的中心波長與溫度和應變的關系為：ΔλBλB=(αf+ξ)ΔT+(1-Pe)Δϵ]]>其中，為光纖的熱膨脹系數(shù)，為光纖材料的熱光系數(shù)，為光纖材料的彈光系數(shù)。在1550nm窗口，中心波長的溫度系數(shù)約為10.3pm/℃，應變系數(shù)為1.209pm/με。溫度引起光柵中心波長的漂移主要有兩個方面的原因：起主要作用的光纖材料的熱光效應，起次要作用熱膨脹效應。這樣光柵的中心波長漂移就反映了所處溫度場的變化情況，從而達到測量的目的。由于光纖光柵中心波長隨溫度的變化關系是線性的，所以可以非常方便地應用在傳感領域。光纖光柵屬于反射型工作器件，當光源發(fā)出的連續(xù)寬帶光通過傳輸光纖射入時，它與光場發(fā)生耦合作用，對該寬帶光有選擇地反射回相應的一個窄帶光，并沿原傳輸光纖返回；其余寬帶光則直接透射過去。光纖光柵具有抗電磁、抗腐蝕、耐高溫、不帶電量、不產(chǎn)生熱量、防燃、防爆、重量輕、體積小、能在有害或危險環(huán)境中安全運行等優(yōu)點，隨著社會信息需求的急劇增長，光通信作為信息領域的主要支柱之一，也不斷地受到新的挑戰(zhàn)，要求其不斷更新和進步，以適應信息社會的迅猛發(fā)展。光纖光柵已經(jīng)應用于光通信領域的激光光源、光放大器、光信號處理、波分復用、光上下路和光濾波等方面：用光纖光柵可以制造大功率光纖激光器、窄帶激光器和可調(diào)諧激光器；用光纖光柵可以制作增益平坦濾波器，用于EDFA的增益均衡；用光纖光柵可以制作光纖色散補償器；用光纖光柵可以制造優(yōu)勢明顯的密集波分復用器和網(wǎng)絡上/下路器；用光纖光柵可以實現(xiàn)超窄帶濾波等。
技術實現(xiàn)思路
：本專利技術的目的是提供一種測量光纖光柵波長的裝置和設備，成本低、光噪聲信號小、波長測量實用簡便。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種測量光纖光柵波長的裝置，包括具有傳輸比曲線的分光器件和光電轉(zhuǎn)化器；將待測光纖光柵的窄帶光經(jīng)過所述分光器件形成兩路光信號，所述兩路光信號分別經(jīng)過所述光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成不同功率的參考電信號和測量電信號；所述電信號分別經(jīng)過電信號處理電路比較分析出所述待測光纖光柵波長。所述待測光纖光柵的窄帶光為由寬帶光源經(jīng)過光纖耦合器并通過待測光纖光柵的反射從所述光纖耦合器的第三端端口輸出。所述待測光纖光柵的窄帶光為由寬帶光源經(jīng)過環(huán)行器并通過待測光纖光柵的反射從所述環(huán)行器的第三端端口輸出。所述分光器件包括線性濾光片；所述窄帶光的光信號經(jīng)過光功率耦合器分成兩路光信號，一路光信號直接傳送至所述光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號，作為參考電信號，另一路光信號經(jīng)過所述線性濾光片后傳送至光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成測量電信號。所述分光器件為雙錐耦合波分復用器；所述窄帶光的光信號經(jīng)過所述雙錐耦合波分復用器，分為兩路光信號。所述電信號處理電路包括信號放大電路和數(shù)據(jù)處理電路。經(jīng)過所述線性濾光片和光電轉(zhuǎn)換器形成的所述測量電信號和與其相對應的經(jīng)過所述光電轉(zhuǎn)換器形成的參考電信號分別經(jīng)過信號放大電路中的放大器后，在經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)處理電路中的微處理器得出待測光纖光柵波長。經(jīng)過所述雙錐耦合波分復用器和光電轉(zhuǎn)換器形成的所述測量電信號和與其相對應參考電信號分別經(jīng)過信號放大電路中的對數(shù)放大器后得到數(shù)字信號，將所述數(shù)字信號通過數(shù)據(jù)處理電路中的微處理器得出待測光纖光柵波長。所述寬帶光源是自發(fā)輻射光源ASE、發(fā)光二極管LED光源或半導體激光二極管LD光源；所述寬帶光源的發(fā)光波長與采用光纖的工作窗口相一致，包括1525nm～1565nm的C波段、1565nm～1625nm的L波段、1525nm～1625nm的C+L波段、1460nm～1525nm的S波段、1280nm～1350nm光譜區(qū)和850nm～980nm近紅外區(qū)。一種測量光纖光柵波長的設備，包括若干的如權利要求1-9所述的測量光纖光柵波長的裝置和光分路器；各個所述裝置共用一個寬帶光源；共用寬帶光源經(jīng)過所述光分路器輸出若干路光源并傳送至各個對應的所述裝置的光纖耦合器。和最接近的現(xiàn)有技術比，本專利技術提供技術方案具有以下優(yōu)異效果1、本專利技術提供的技術方案用了分光器件的分光比與入射光波長的函數(shù)關系來達到波長測量的目的；2、本專利技術提供的技術方案成本低，可以單通道單光柵波長測量，也可以多通道多光柵波長測量；3、本專利技術提供的技術方案簡單實用，應用方便；4、本專利技術提供的技術方案的測量結果與入射光強的大小無關；5、本專利技術提供的技術方案在實現(xiàn)測量過程中光噪聲信號小。附圖說明圖1為本專利技術技術方案提供的采用線性濾光片的裝置測量光纖光柵波長示意圖；圖2為本專利技術技術方案提供的采用耦合波分復用器的裝置測量光纖光柵波長示意圖；圖3為本專利技術技術方案提供的并聯(lián)通道實現(xiàn)多光柵波長測量示意圖；圖4為本專利技術技術方案提供的線性濾光片的傳輸比示意圖。具體實施方式下面結合實施例對專利技術作進一步的詳細說明。實施例1：本例的專利技術提供一種測量光纖光柵波長的裝置和設備；所述裝置包括如圖1和圖2所示，具有傳輸比曲線的分光器件和光電轉(zhuǎn)化器；將待測光纖光柵的窄帶光經(jīng)過所述分光器件形成兩路光信號，所述兩路光信號分別經(jīng)過所述光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成不同功率的參考電信號和測量電信號；所述電信號分別經(jīng)過電信號處理電路比較分析出所述待測光纖光柵波長。本技術方案利用了分光器件的分光比與入射光波長的函數(shù)關系來達到波長測量的目的，它將分出的兩路光電流進行對比處理從而消除入射光功率的影響，使最后的測量結果與入射光強的大小無關。所有光路組件采用單模光纖相連接，所有電路組件采用導線相連接。如圖1所示，一定寬帶的光201先經(jīng)光纖耦合器202或環(huán)行器，通過待測光纖光柵203的反射成為窄帶光，從光纖耦合器或環(huán)行器的第三端205輸出，所述待測光纖光柵在物理場中引起中心波長變化，此反射的窄帶光含有波長信息，該光信號再經(jīng)過光功率耦合器206分成兩路，一路直接傳送至光電轉(zhuǎn)換器208轉(zhuǎn)換成電信號，作為參考信號302，另一路接一線性濾光片305后傳送至光電轉(zhuǎn)換器209轉(zhuǎn)換成電信號303，由于濾波片對光信號的吸收和反射，使得測量信號相對于參考信號來說有所衰減，對于不同波長的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種測量光纖光柵波長的裝置，其特征在于：包括具有傳輸比曲線的分光器件和光電轉(zhuǎn)化器；將待測光纖光柵的窄帶光經(jīng)過所述分光器件形成兩路光信號，所述兩路光信號分別經(jīng)過所述光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成不同功率的參考電信號和測量電信號；所述電信號分別經(jīng)過電信號處理電路比較分析出所述待測光纖光柵波長。

【技術特征摘要】
1.一種測量光纖光柵波長的裝置，其特征在于：包括具有傳輸比曲線的分光器件和光電轉(zhuǎn)化器；將待測光纖光柵的窄帶光經(jīng)過所述分光器件形成兩路光信號，所述兩路光信號分別經(jīng)過所述光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成不同功率的參考電信號和測量電信號；所述電信號分別經(jīng)過電信號處理電路比較分析出所述待測光纖光柵波長。2.如權利要求1所述的一種測量光纖光柵波長的裝置，其特征在于：所述待測光纖光柵的窄帶光為由寬帶光源經(jīng)過光纖耦合器并通過待測光纖光柵的反射從所述光纖耦合器的第三端端口輸出。3.如權利要求1所述的一種測量光纖光柵波長的裝置，其特征在于：所述待測光纖光柵的窄帶光為由寬帶光源經(jīng)過環(huán)行器并通過待測光纖光柵的反射從所述環(huán)行器的第三端端口輸出。4.如權利要求1所述的一種測量光纖光柵波長的裝置，其特征在于：所述分光器件為線性濾光片；所述窄帶光的光信號經(jīng)過光功率耦合器分成兩路光信號，一路光信號直接傳送至所述光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號，作為參考電信號，另一路光信號經(jīng)過所述線性濾光片后傳送至光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成測量電信號。5.如權利要求1所述的一種測量光纖光柵波長的裝置，其特征在于：所述分光器件為雙錐耦合波分復用器；所述窄帶光的光信號經(jīng)過所述雙錐耦合波分復用器，分為兩路光信號。6.如權利要求4所述的一種測量光纖光柵波長的裝置，其特征在于：所述電信號處理電路包括信號放大電路和數(shù)據(jù)處理電路。7.如權利要求6所述的...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張睿汭，仝杰，汪洋，丁慧霞，雷煜卿，鄭敏，侯丹，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11