CN105115533A - 光纤光栅解调仪校准传递件及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤光栅解调仪校准传递件及校准方法。所述光纤光栅解调仪校准传递件包括2×2耦合器、隔离器、F-P标准具、具有三端口的环形器和反射负载；其中，耦合器的一端通过隔离器与F-P标准具的一端连接；F-P标准具的另一端与环形器的一个端口连接；环形器的另外两个端口分别与反射负载、以及耦合器的另一端连接。本发明采用F-P标准具为核心器件制作校准传递件，可以提供一系列的校准波长点，使得光纤光栅解调仪的校准数据更加可靠；且F-P标准具的温度稳定性较好，可以降低对温度控制的要求，环境适应性好；此外，本发明采用2×2耦合器使得校准传递件具备两个输出端口，可以同时满足单通道和多通道光纤光栅解调仪的校准需求。

Description

光纤光栅解调仪校准传递件及校准方法

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅解调仪校准传递件、以及一种光纤光栅解调仪校准方法。

背景技术

光纤光栅解调仪在消防预警、石油化工、航空航天、土木建筑健康监测等领域有着非常广泛的应用，可以实现远距离的测量与监控，具有测量范围宽、高精度和高分辨率的特点，其作用是对由光纤光栅传感器构成的分布式网络进行解调测量。表征其性能的主要参数是中心波长和动态范围，中心波长的解调精度决定了对外界物理量变化的精确测量能力，而动态范围决定了解调系统中可接入的光纤光栅传感器的数量。

目前，对于光纤光栅解调仪的校准还没有统一的标准，中心波长的校准通常是采用标准光纤光栅来进行的，方法简单可行，但是光纤光栅是由相位掩模板刻写的，只能有几个固定的波长点，相比解调仪的工作波长范围来说，校准波长点偏少，而且光纤光栅对外界温度变化十分敏感，为保持中心波长量值稳定，对温度控制的要求较高，环境适应性差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种光纤光栅解调仪校准传递件，量值稳定，操作携带方便，且能够有效解决光纤光栅解调仪的校准问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

光纤光栅解调仪校准传递件，包括2×2耦合器、隔离器、F-P标准具、具有三端口的环形器和反射负载；其中，

耦合器的一端通过隔离器与F-P标准具的一端连接；F-P标准具的另一端与环形器的一个端口连接；环形器的另外两个端口分别与反射负载、以及耦合器的另一端连接。

进一步，F-P标准具置于温度控制装置内，采用TEC温度控制，且带有波长标记点。

进一步，反射负载采用端面镀金的光纤连接器、法拉第旋转镜或两输出端熔接在一起的1×2光纤耦合器。

进一步，耦合器、隔离器和环形器均为光纤型器件，与光纤光栅解调仪的工作波长一致。

此外，本发明还提出了一种光纤光栅解调仪校准方法，其采用如下技术方案：

光纤光栅解调仪校准方法，采用如上所述的光纤光栅解调仪校准传递件和衰减器，光纤光栅解调仪通过衰减器与光纤光栅解调仪校准传递件连接；

所述光纤光栅解调仪校准方法包括如下步骤：

a将耦合器的一个端口作为输入端口，另一个端口作为输出端口；采用宽带光源和高分辨率光谱分析仪或波长计配合、或者调谐激光器和功率计配合的方式测量得到校准传递件的光谱曲线，首先找到波长标记点，然后对与标记点左右相邻的各个波长点进行定标；

b将光纤光栅解调仪校准传递件接入被测光纤光栅解调仪的输入通道，首先找到波长标记点，然后测量与该点左右相邻的各个波长点，计算测量值与定标产生的标准值之间的差值；利用光纤光栅解调仪校准传递件与衰减器配合实现光纤光栅解调仪动态范围参数的校准。

光纤光栅解调仪动态范围参数的校准过程为：

首先将衰减器的衰减量设为0dB，任选光纤光栅解调仪校准传递件的一个校准波长点，逐步调节衰减器的衰减量，直至该波长点不能被光纤光栅解调仪检测到为止；

由于衰减器光路是可逆的，动态范围的校准值等于2×(衰减器插入损耗+衰减量)。

本发明具有如下优点：

1)本发明采用F-P标准具为核心器件制作校准传递件，可以提供一系列的校准波长点，使得光纤光栅解调仪的校准数据更加可靠；且F-P标准具的温度稳定性较好，可以降低对温度控制的要求，环境适应性好；2)本发明采用2×2耦合器使得校准传递件具备两个输出端口，可以同时满足单通道和多通道光纤光栅解调仪的校准需求；3)本发明使用两个输出端口的其中一个作为输入端，另一个作为输出端，可以实现校准传递件整体的波长标定，而不必将F-P标准具单独拿出来进行定标。

附图说明

图1为本发明中光纤光栅解调仪校准传递件的结构示意图；

图2为本发明中光纤光栅解调仪校准方法的原理框图；

其中，1-耦合器，2-隔离器，3-F-P标准具，4-环形器，5-反射负载，6-光纤光栅解调仪校准传递件，7-衰减器，8-光纤光栅解调仪。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

结合图1所示，光纤光栅解调仪校准传递件，包括2×2耦合器1、隔离器2、F-P标准具3、具有三端口的环形器4和反射负载5。其中，

耦合器1的一端通过隔离器2与F-P标准具3的一端连接；F-P标准具3的另一端与环形器4的一个端口连接。

环形器4的另外两个端口分别与反射负载5、以及耦合器1的另一端连接。

F-P标准具3可以在光纤光栅解调仪的工作波长范围内产生一系列等间隔的波长点，保证校准数据具有较高的可靠性，而且带有波长标记点，根据所述波长标记点可以确定与之相邻的其它波长点的相对位置。

F-P标准具置于温度控制装置内，采用TEC温度控制，保证光纤光栅解调仪校准传递件在不同温度环境下波长量值的稳定。

反射负载5采用端面镀金的光纤连接器、法拉第旋转镜或两输出端熔接在一起的1×2光纤耦合器，用于将输入光反射回耦合器1。

耦合器1、隔离器2和环形器4均为光纤型器件，与光纤光栅解调仪的工作波长一致。

此外，本发明还提出了一种光纤光栅解调仪校准方法，其采用如下技术方案：

光纤光栅解调仪校准方法，采用如上所述的光纤光栅解调仪校准传递件6和衰减器7，光纤光栅解调仪8通过衰减器7与光纤光栅解调仪校准传递件6连接。

光纤光栅解调仪校准方法包括如下步骤：

a将耦合器1的一个端口a作为输入端口，另一个端口b作为输出端口；采用宽带光源和高分辨率光谱分析仪或波长计配合、或者调谐激光器和功率计配合的方式测量得到校准传递件的光谱曲线，首先找到波长标记点，然后对与标记点左右相邻的各个波长点进行定标；

b将光纤光栅解调仪校准传递件6接入被测光纤光栅解调仪8的输入通道；首先找到波长标记点，然后测量与该点左右相邻的各个波长点，计算测量值与定标产生的标准值之间的差值；利用光纤光栅解调仪校准传递件6与衰减器7配合实现光纤光栅解调仪8动态范围参数的校准。具体的，该校准过程为：

首先将衰减器的衰减量设为0dB，任选光纤光栅解调仪校准传递件的一个校准波长点，逐步调节衰减器的衰减量，直至该波长点不能被光纤光栅解调仪检测到为止；

由于衰减器光路是可逆的，动态范围的校准值等于2×(衰减器插入损耗+衰减量)。

由于端口a和端口b均有校准信号输出，对于单通道的光纤光栅解调仪，可以任选一个端口接入；对于多通道的光纤光栅解调仪，可以将两个端口接入，同时实现两个通道的校准。

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (6)

1.光纤光栅解调仪校准传递件，其特征在于，包括2×2耦合器、隔离器、F-P标准具、具有三端口的环形器和反射负载；其中，

耦合器的一端通过隔离器与F-P标准具的一端连接；F-P标准具的另一端与环形器的一个端口连接；环形器的另外两个端口分别与反射负载、以及耦合器的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅解调仪校准传递件，其特征在于，F-P标准具置于温度控制装置内，采用TEC温度控制，且带有波长标记点。

3.根据权利要求1所述的光纤光栅解调仪校准传递件，其特征在于，反射负载采用端面镀金的光纤连接器、法拉第旋转镜或两输出端熔接在一起的1×2光纤耦合器。

4.根据权利要求1所述的光纤光栅解调仪校准传递件，其特征在于，耦合器、隔离器和环形器均为光纤型器件，与光纤光栅解调仪的工作波长一致。

5.光纤光栅解调仪校准方法，采用如上述权利要求1至4任一项所述的光纤光栅解调仪校准传递件和衰减器，光纤光栅解调仪通过衰减器与光纤光栅解调仪校准传递件连接；其特征在于，所述光纤光栅解调仪校准方法包括如下步骤：

a将耦合器的一个端口作为输入端口，另一个端口作为输出端口；采用宽带光源和高分辨率光谱分析仪或波长计配合、或者调谐激光器和功率计配合的方式测量得到校准传递件的光谱曲线，首先找到波长标记点，然后对与标记点左右相邻的各个波长点进行定标；

b将光纤光栅解调仪校准传递件接入被测光纤光栅解调仪的输入通道，首先找到波长标记点，然后测量与该点左右相邻的各个波长点，计算测量值与定标产生的标准值之间的差值；利用光纤光栅解调仪校准传递件与衰减器配合实现光纤光栅解调仪动态范围参数的校准。

6.根据权利要求5所述的光纤光栅解调仪校准方法，其特征在于，所述步骤b中，光纤光栅解调仪动态范围参数的校准过程为：

首先将衰减器的衰减量设为0dB，任选光纤光栅解调仪校准传递件的一个校准波长点，逐步调节衰减器的衰减量，直至该波长点不能被光纤光栅解调仪检测到为止；

由于衰减器光路是可逆的，动态范围的校准值等于2×(衰减器插入损耗+衰减量)。