CN105865639B - 一种基于倾斜光纤光栅的传感系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于倾斜光纤光栅的传感系统，由底座，封装外壳，锁模激光器，光纤夹持器，倾斜光纤光栅，质量块，螺钉，夹具，色散元件，光电探测器，固定孔组成。由锁模激光器发出的激光入射到倾斜光纤光栅，再通过色散元件映射到光电探测器输出，由光电探测器输出啁啾微波波形；倾斜光纤光栅的倾斜角度不同，透射光谱也就改变，当透射谱波长涵盖了由锁模激光器发出的激光带宽范围，波长与频率成线性关系，再通过色散元件，波长与时间成映射关系，从而由光电探测器输出线性啁啾微波波形，通过测量倾斜光纤光栅的倾斜角度，得到啁啾微波波形，该发明体积小，损耗低，稳定性更好，并且有很高的集成能力，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于测量微波波形技术领域，具体涉及一种基于倾斜光纤光栅的传感系统。
背景技术
目前最常用的测量啁啾微波波形是基于光学频谱和波长时间的映射，误差较大，精确度不高，在高精度测量啁啾微波波形领域的应用受到限制。
啁啾微波波形产生的光子技术是具有超快速度以及宽带宽，光子技术是目前使用电子技术无法实现的，所以精确测量啁啾微波波形是光子技术能够广泛应用于生活的基础。
光电探测器PD(Photodetector)是能将光信号转化为电信号的的光电器件，它的工作原理是基于光电效应，利用这个特性可以进行显示及控制的功能，光电探测器可以代替人眼，具有光谱响应范围宽的特点，其灵敏度高，稳定性好，已经被广泛应用。
基于倾斜光纤光栅的传感系统，具有集成度高，体积小，频带宽度宽，易封装和受交叉敏感度小的特点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于以倾斜光纤光栅作为光谱滤波器，以光学频谱和波长时间映射为基础，对线性啁啾微波波形进行精确测量。
本发明通过以下技术方案实现：基于倾斜光纤光栅的传感系统，由底座(1)，封装外壳(2)，锁模激光器(3)，光纤夹持器(4)，倾斜光纤光栅(5)，质量块(6)，螺钉(7)，夹具(8)，色散元件(9)，光电探测器(10)，固定孔(11)组成，其特征在于：锁模激光器(3)固定在封装外壳(2)的左内面壁中部，质量块(6)通过螺钉(7)固定在底座(1)，光纤夹持器(4)通过螺钉(7)固定在质量块(6)上，倾斜光纤光栅(5)通过光纤夹持器(4)固定在封装外壳(2)的内左中部，色散元件(9)通过夹具(8)固定封装外壳(2)的内右中部，光电探测器(10)固定在封装外壳(2)的右内面壁中部，锁模激光器(3)发出的通过倾斜光纤光栅(5)，再通过色散元件(9)，最终由光电探测器(10)输出啁啾微波波形，底座(1)通过固定孔(11)固定在设备外壳上。
所述的光纤夹持器(4)在不夹断倾斜光纤光栅(5)的情况下，可以在倾斜光纤上夹持点拾取光信号。
所述的倾斜光纤光栅(5)包层模式谐振波长随着波长间隔而线性增加，线性度可达99％。
所述的倾斜光纤光栅(5)的倾斜角度为1°至10°。
本发明的工作原理是：锁模激光器(3)发出的激光入射由光纤夹持器(4)夹持的倾斜光 纤光栅(5)，再通过色散元件(9)映射到光电探测器(10)；倾斜光纤光栅(5)的包层模式谐振波长随着波长间隔而线性增加，色散元件(9)具有线性群时延特性，使波长与时间呈线性关系，倾斜光纤光栅(5)的倾斜角度不同，透射光谱也就改变，当透射谱波长涵盖了由锁模激光器(3)发出的激光带宽范围，波长与频率成线性关系，再通过色散元件(9)将色散引起的波长映射到时间，从而在光电探测器(10)输出线性啁啾微波波形。
本发明的有益效果是：本发明的设计是基于光学频谱和波长时间映射原理，通过将波长与频率的频谱关系，由色散元件转化为波长与时间的映射关系，从而精确测量了啁啾微波波形，减小了由光学频谱与波长时间映射的测量误差.另外，作为夹持倾斜光纤光栅的光纤夹持器具有较高的灵敏度，可以在光纤一段距离上夹持点拾取光信号.因此，本发明具有灵敏度高，配置电路简单等优点。
附图说明
图1是基于倾斜光纤光栅的传感系统结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，基于倾斜光纤光栅的传感系统，由底座(1)，封装外壳(2)，锁模激光器(3)，光纤夹持器(4)，倾斜光纤光栅(5)，质量块(6)，螺钉(7)，夹具(8)，色散元件(9)，光电探测器(10)，固定孔(11)组成，其特征在于：锁模激光器(3)固定在封装外壳(2)的左内面壁中部，质量块(6)通过螺钉(7)固定在底座(1)，光纤夹持器(4)通过螺钉(7)固定在质量块(6)上，倾斜光纤光栅(5)通过光纤夹持器(4)固定在封装外壳(2)的内左中部，色散元件(9)通过夹具(8)固定封装外壳(2)的内右中部，光电探测器(10)固定在封装外壳(2)的右内面壁中部，锁模激光器(3)发出的通过倾斜光纤光栅(5)，再通过色散元件(9)，最终由光电探测器(10)输出啁啾微波波形，底座(1)通过固定孔(11)固定在设备外壳上。锁模激光器(3)发出的激光入射由光纤夹持器(4)夹持的倾斜光纤光栅(5)，再通过色散元件(9)映射到光电探测器(10)；倾斜光纤光栅(5)的包层模式谐振波长随着波长间隔而线性增加，色散元件(9)具有线性群时延特性，使波长与时间呈线性关系，倾斜光纤光栅(5)的倾斜角度不同，透射光谱也就改变，当透射谱波长涵盖了由锁模激光器(3)发出的激光带宽范围，波长与频率成线性关系，再通过色散元件(9)将色散引起的波长映射到时间，从而在光电探测器(10)输出线性啁啾微波波形。使用前将本发明固定在光学平台上，信号通过锁模激光器接入，将光电探测器与光谱分析仪连接，在光谱分析仪上显示啁啾微波波形。
Claims (1)
1.基于倾斜光纤光栅的传感系统，由底座(1)，封装外壳(2)，锁模激光器(3)，光纤夹持器(4)，倾斜光纤光栅(5)，质量块(6)，螺钉(7)，夹具(8)，色散元件(9)，光电探测器(10)，固定孔(11)组成，其特征在于：锁模激光器(3)固定在封装外壳(2)的左内面壁中部，质量块(6)通过螺钉(7)固定在底座(1)，光纤夹持器(4)通过螺钉(7)固定在质量块(6)上，倾斜光纤光栅(5)通过光纤夹持器(4)固定在封装外壳(2)的内左中部，色散元件(9)通过夹具(8)固定封装外壳(2)的内右中部，光电探测器(10)固定在封装外壳(2)的右内面壁中部，锁模激光器(3)发出的光通过倾斜光纤光栅(5)，再通过色散元件(9)，最终由光电探测器(10)输出啁啾微波波形，底座(1)通过固定孔(11)固定在设备外壳上；所述的倾斜光纤光栅(5)的倾斜角度为1°到10°；夹持倾斜光纤光栅(5)的光纤夹持器(4)在光纤上夹持点拾取光信号。
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