CN111381199B - 一种脉冲强磁场光学测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲强磁场光学测量系统及方法，属于光纤传感技术领域，包括：磁致伸缩装置以及设置于传感光纤的第一弱反射布拉格光栅、第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅，磁致伸缩装置在磁场作用下产生与磁场强度相对应伸缩变化；双波长光脉冲发射模块发射两束不同波长的激光经调制后形成双波长探测光脉冲信号，并将双波长探测光脉冲信号输出至传感光纤；光接收模块接收由双波长探测光脉冲信号经反射布拉格光栅反射的拍频信号，通过处理拍频信号得到磁致伸缩装置的长度变化，实现对磁场强度的测量。本发明通过将磁制伸缩材料的应变转化为光纤的相位变化，通过双波长光源补偿环境的振动，提高了采样的速率和测量的精度。

Description

一种脉冲强磁场光学测量系统及方法

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，更具体地，涉及一种脉冲强磁场光学测量系统及方法。

背景技术

强磁场是半导体、超导、特殊功能材料和器件研究不可或缺的条件，同时强磁场下的核磁共振，又是生命科学、医学、脑科学研究的必要工具。但是，由于强磁场多为脉冲形式，加上低温、强电磁和强振动的环境，这使得强磁场的测量十分困难。

常规的磁场测量方法有电磁感应法，如专利201110189655.4公开了一种基于电磁感应法的脉冲磁场测量方法，但是由于测量环境具有强电磁效应，这种方法对脉冲强磁场的测量具有较差的稳定性。

由于光纤具有耐低温，抗电磁干扰的优势，适用于磁场环境的应变测量，如专利201811603254.7公开了一种基于光纤光栅的磁场测量方法。但是由于光纤光栅法是通过光谱漂移对脉冲强磁场进行测量，这种方法不能兼顾采样速率和测量精度，而采样速率和测量精度对于脉冲强磁场是需要同时满足的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种脉冲强磁场光学测量系统及方法，其目的在于将磁制伸缩材料的应变转化为光纤的相位变化，通过双波长光源补偿环境的振动，由此解决脉冲强磁场测量过程中采样率低和测量精度低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种脉冲强磁场光学测量系统，包括：

光纤磁场探头，包括磁致伸缩装置以及设置于传感光纤的第一弱反射布拉格光栅、第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅，所述磁致伸缩装置设置于所述第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅之间；所述磁致伸缩装置在磁场作用下产生与磁场强度相对应伸缩变化；

双波长光脉冲发射模块，用于发射两束不同波长的激光经调制后形成双波长探测光脉冲信号，并将所述双波长探测光脉冲信号输出至所述传感光纤；

光接收模块，用于接收由双波长探测光脉冲信号经所述第一弱反射布拉格光栅、所述第二弱反射布拉格光栅和所述第三弱反射布拉格光栅反射的拍频信号，通过处理拍频信号得到所述第二弱反射布拉格光栅和所述第三弱反射布拉格光栅之间的长度，从而得到所述磁致伸缩装置的长度变化，实现对磁场强度的测量。

优选地，所述双波长光脉冲发射模块包括第一激光器、第二激光器、第一光耦合器、第二光耦合器、波分复用器、声光调制器和环形器；

所述第一激光器的输出端连接所述第一光耦合器的输入端，所述第一光耦合器的第一输出端连接于所述波分复用器的第一输入端，所述第一光耦合器的第二输出端连接于所述光接收模块；

所述第二激光器的输出端连接所述第二光耦合器的输入端，所述第二光耦合器的第一输出端连接于所述波分复用器的第二输入端，所述第二光耦合器的第二输出端连接于所述光接收模块；

所述波分复用器的输出端连接于所述声光调制器的输入端，所述声光调制器的输出端连接于所述环形器的输入端，所述环形器的第一输出端连接于所述光纤磁场探头，所述环形器的第二输出端连接于所述光接收模块。

优选地，所述光接收模块包括波分解复用器、第三光耦合器、第四光耦合器、第一光电探测器和第二光电探测器；

所述波分解复用器的输入端连接于所述环形器的第二输出端，所述波分解复用器的第一输出端连接于所述第三光耦合器的第二输入端，所述波分解复用器的第二输出端连接于所述第四光耦合器的第二输入端；所述波分解复用器用于将反射光解复用为第一反射光和第二反射光，所述第一反射光与所述第一激光器的输出激光波长相同，所述第二反射光与所述第二激光器的输出激光波长相同；

所述第三光耦合器的第一输入端连接于所述第一光耦合器的第二输出端，所述第四光耦合器的第一输入端连接于所述第二光耦合器的第二输出端；

所述第一光电探测器的输入端连接于所述第三光耦合器的输出端，所述第二光电探测器的输入端连接于所述第四光耦合器的输出端。

优选地，所述第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅之间的距离等于所述磁致伸缩装置的长度。

优选地，所述第一弱反射布拉格光栅可同时反射波长为λ₁和λ₂的光脉冲，所述第二弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₁的光脉冲，所述第三弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₂的光脉冲，其中λ₁和λ₂分别为所述双波长光脉冲发射模块发射的两束激光的波长，且λ₁≠λ₂。

优选地，所述第一弱反射布拉格光栅使用包含波长为λ₁和λ₂啁啾相位掩膜板曝光制备，所述第二弱反射布拉格光栅使用包含波长为λ₁且不包含波长为λ₂的等间距相位掩膜板曝光制备，所述第三弱反射布拉格光栅使用包含波长为λ₂且不包含波长为λ₁的等间距相位掩膜板曝光制备。

优选地，所述第一弱反射布拉格光栅对波长为λ₁和λ₂的光脉冲的反射率均为0.01％-0.1％；第二弱反射布拉格光栅对波长为λ₁的光脉冲的反射率为0.01％-0.1％；所述第三弱反射布拉格光栅对波长为λ₂的光脉冲的反射率为0.01％-0.1％。

优选地，所述第一弱反射布拉格光栅和所述第二弱反射布拉格光栅之间的距离

其中τ为双波长探测光脉冲的脉冲宽度，c为光在真空中的光速，n为所述传感光纤的折射率。

一种脉冲强磁场光学测量方法，磁致伸缩装置产生与脉冲强磁场同步的伸缩效应，所述方法包括以下步骤：

S1，将光纤磁场探头放置于待测强磁场中，同时触发脉冲强磁场信号；

S2，驱动双波长光脉冲发射模块发射波长为λ₁和λ₂的双波长探测光脉冲信号至传感光纤，其中所述传感光纤的第一弱反射布拉格光栅同时反射波长为λ₁和λ₂的光脉冲信号，所述传感光纤的第二弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₁的光脉冲信号，所述传感光纤的第三弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₂的光脉冲信号；

S3，所述光接收模块接收第一弱反射布拉格光栅、第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅反射的光脉冲信号并将所述光脉冲信号转换为拍频信号；

S4，使用双波长链路噪声自适应补偿算法处理所述拍频信号，得到第二弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_2，3，即为磁致伸缩装置的长度；

S5，重复步骤S2-S4，测得第二弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度的时间变化l_2，3(t)，根据磁致伸装置的伸缩特性得到脉冲强磁场随时间的变化情况B(t)。

优选地，所述双波长链路噪声自适应补偿算法，包括以下步骤：

从拍频信号中分离出波长为λ₁的光信号和波长为λ₂的光信号，波长为λ₁的光信号包括第一弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

和第二弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

波长为λ₂的光信号包括第一弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

和第三弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

将四个拍频信号

和

进行相位调解，得到所述四个拍频信号的相位信息

和

对相位信息

和

进行差分，得到第一弱反射布拉格光栅和第二弱反射布拉格光栅在波长为λ₁下的相位差

对相位信息

和

进行差分，得到第一弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅在波长为λ₂下的相位差

将所述相位差

转化为第一弱反射布拉格光栅与第二弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，2；将所述相位差

转化为第一弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，3；

将所述第一弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，3与所述第一弱反射布拉格光栅与第二弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，2进行差分运算，得到第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_2，3。

通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，将磁制伸缩材料的应变转化为光纤的变化，避免强电磁环境对系统的干扰，提高了系统的稳定性；使用相干探测技术对光纤的相位进行快速探测，通过探测光纤的相位变化来实现磁场的测量，兼顾了采样速率和测量精度；通过双波长光源作为探测光脉冲、弱反射布拉格光栅对双波长光源反射率的设定，补偿环境的振动，排除了环境振动的干扰，进一步提高了测量的精度。。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图；

图2是本发明的实施例的系统结构示意图；

图3是本发明的实施例双波长链路噪声自适应补偿算法的流程图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：传感光纤3；第一弱反射布拉格光栅4；第二弱反射布拉格光栅5；磁致伸缩装置6；第三弱反射布拉格光栅7；第一激光器8；第二激光器9；第一光耦合器10；第二光耦合器11；波分复用器12；声光调制器13；环形器14；波分解复用器15；第三光耦合器16；第四光耦合器17；第一光电探测器18；第二光电探测器19。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示的一种脉冲强磁场光学测量系统，包括：光纤磁场探头，包括磁致伸缩装置6以及设置于传感光纤3的第一弱反射布拉格光栅4、第二弱反射布拉格光栅5和第三弱反射布拉格光栅7，所述磁致伸缩装置6设置于所述第二弱反射布拉格光栅5和第三弱反射布拉格光栅7之间，需要说明的是，所述磁致伸缩装置通过胶黏剂固定于所述传感光纤，具体的所述胶黏剂为502胶水；所述磁致伸缩装置在磁场作用下产生与磁场强度相对应伸缩变化；双波长光脉冲发射模块，用于发射两束不同波长的激光经调制后形成双波长探测光脉冲信号，并将所述双波长探测光脉冲信号输出至所述传感光纤；光接收模块，用于接收由双波长探测光脉冲信号经所述第一弱反射布拉格光栅4、所述第二弱反射布拉格光栅5和所述第三弱反射布拉格光栅7反射的拍频信号，通过处理拍频信号得到所述第二弱反射布拉格光栅5和所述第三弱反射布拉格光栅7之间的长度，从而得到所述磁致伸缩装置的长度变化，实现对磁场强度的测量。需要说明的是，由于使用磁致伸缩装置在待测磁场中长度的变化实现对磁场强度的测量，所述磁致伸缩装置在强磁场环境下不会受到干扰，所以本系统对脉冲强磁场的测量具有较强的稳定性。

更进一步的说明，所述双波长光脉冲发射模块包括第一激光器8、第二激光器9、第一光耦合器10、第二光耦合器11、波分复用器12、声光调制器13和环形器14；所述第一激光器8的输出端连接所述第一光耦合器10的输入端，所述第一光耦合器10的第一输出端连接于所述波分复用器12的第一输入端，所述第一光耦合器10的第二输出端连接于所述光接收模块；所述第二激光器9的输出端连接所述第二光耦合器11的输入端，所述第二光耦合器11的第一输出端连接于所述波分复用器12的第二输入端，所述第二光耦合器11的第二输出端连接于所述光接收模块；所述波分复用器12的输出端连接于所述声光调制器13的输入端，所述声光调制器13的输出端连接于所述环形器14的输入端，所述环形器14的第一输出端连接于所述光纤磁场探头，所述环形器14的第二输出端连接于所述光接收模块。需要说明的是，所述第一激光器8为窄线宽激光器，所述第二激光器9为窄线宽激光器，所述第一光耦合器10包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端用于接收所述第一激光器8波长为λ₁的激光，第一输出端与所述第三耦合器16的第一输入端连接，向其提供参考光，第二输出端与所述波分复用器12的第一输入端连接，向其提供信号光；所述第二光耦合器11包括输入端、第一输出端和第二输出端，所述输入端用于接收所述第二激光器9波长为λ₂的激光，第一输出端与所述第四耦合器17的第一输入端连接，向其提供参考光。所述波分复用器12将第一光耦合器10和第二光耦合器11输出的两个波长的光复用并将双波长探测光输出至所述声光调制器13，所述声光调制器13由驱动端口控制，将波分复用器12输出的双波长探测光调制成脉冲信号并产生频移，输出至所述环形器14，所述环形器14的第一端口与所述声光调制器13相连，第二端口与传感光纤3连接，第三端口与波分解复用器15连接，所述环形器用于将第一端口的光输出到第二端口，第二端口的光输出至第三端口。

更进一步的说明，所述光接收模块包括波分解复用器15、第三光耦合器16、第四光耦合器17、第一光电探测器18和第二光电探测器19；所述波分解复用器15的输入端连接于所述环形器14的第二输出端，所述波分解复用器15的第一输出端连接于所述第三光耦合器16的第二输入端，所述波分解复用器15的第二输出端连接于所述第四光耦合器17的第二输入端；所述波分解复用器15用于将反射光解复用为第一反射光和第二反射光，所述第一反射光与所述第一激光器8的输出激光波长相同，所述第二反射光与所述第二激光器9的输出激光波长相同；所述第三光耦合器16的第一输入端连接于所述第一光耦合器10的第二输出端，所述第四光耦合器17的第一输入端连接于所述第二光耦合器11的第二输出端；所述第一光电探测器18的输入端连接于所述第三光耦合器16的输出端，所述第二光电探测器19的输入端连接于所述第四光耦合器17的输出端。需要说明的是，如图2所示，所述波分解复用器15用于将由所述环形器14输出的双波长光解复用，分别输出到第三光耦合器16和第四光耦合器17中；所述第三光耦合器16将波长为λ₁的参考光和解复用光合为一路并产生拍频，送入所述第一光电探测器18，所述第四光耦合器17将波长为λ₂的参考光和解复用光合为一路，送入所述第二光电探测器19。

更进一步的说明，所述第二弱反射布拉格光栅5和第三弱反射布拉格光栅7之间的距离等于所述磁致伸缩装置6的长度。

更进一步的说明，所述第一弱反射布拉格光栅4可同时反射波长为λ₁和λ₂的光脉冲，所述第二弱反射布拉格光栅5只能反射光波长为λ₁的光脉冲，所述第三弱反射布拉格光栅7只能反射光波长为λ₂的光脉冲，其中λ₁和λ₂分别为所述双波长光脉冲发射模块发射的两束激光的波长，且λ₁≠λ₂。

更进一步的说明，所述第一弱反射布拉格光栅4使用包含波长为λ₁和λ₂啁啾相位掩膜板曝光制备，所述第二弱反射布拉格光栅5使用包含波长为λ₁且不包含波长为λ₂的等间距相位掩膜板曝光制备，所述第三弱反射布拉格光栅7使用包含波长为λ₂且不包含波长为λ₁的等间距相位掩膜板曝光制备。

更进一步的说明，所述第一弱反射布拉格光栅4对波长为λ₁和λ₂的光脉冲的反射率均为0.01％-0.1％；第二弱反射布拉格光栅5对波长为λ₁的光脉冲的反射率为0.01％-0.1％；所述第三弱反射布拉格光栅7对波长为λ₂的光脉冲的反射率为0.01％-0.1％。需要说明的是，光栅的反射率是指光栅光面对垂直入射的光的反射能力，将所述第一弱反射布拉格光栅4、第二弱反射布拉格光栅5和所述第三弱反射布拉格光栅7均设置为0.01％-0.1％，保证了所述光接收模块接收到的所述第一弱反射布拉格光栅4、第二弱反射布拉格光栅5和所述第三弱反射布拉格光栅7反射的拍频信号的精确度，提高了对脉冲强磁场的测量精度。

更进一步的说明，所述第一弱反射布拉格光栅4和所述第二弱反射布拉格光栅5之间的距离

其中τ为双波长探测光脉冲的脉冲宽度，c为光在真空中的光速，n为所述传感光纤的折射率，需要说明的是，根据图2所示，其中所述第一弱反射布拉格光栅4和第三弱反射布拉格光栅7的距离

需要说明的是，弱反射布拉格光栅之间的距离设置既不能太大，也不能太小，若弱反射布拉格光栅之间的距离设置太大会增加系统的体积，若弱反射布拉格光栅之间的距离设置太小，则会影响测量的精确度。

一种脉冲强磁场光学测量方法，磁致伸缩装置产生与脉冲强磁场同步的伸缩效应，所述方法包括以下步骤：

S1，将光纤磁场探头放置于待测强磁场中，同时触发脉冲强磁场信号；

S2，驱动双波长光脉冲发射模块发射波长为λ₁和λ₂的双波长探测光脉冲信号至传感光纤，其中所述传感光纤的第一弱反射布拉格光栅同时反射波长为λ₁和λ₂的光脉冲信号，所述传感光纤的第二弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₁的光脉冲信号，所述传感光纤的第三弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₂的光脉冲信号；

S3，所述光接收模块接收第一弱反射布拉格光栅、第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅反射的光脉冲信号并将所述光脉冲信号转换为拍频信号；

S4，使用双波长链路噪声自适应补偿算法处理所述拍频信号，得到第二弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_2，3，即为磁致伸缩装置的长度；

S5，重复步骤S2-S4，测得第二弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度的时间变化l_2，3(t)，根据磁致伸装置的伸缩特性得到脉冲强磁场随时间的变化情况B(t)。

更进一步的说明，如图3所示的所述双波长链路噪声自适应补偿算法，包括以下步骤：

从拍频信号中分离出波长为λ₁的光信号和波长为λ₂的光信号，波长为λ₁的光信号包括第一弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

和第二弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

波长为λ₂的光信号包括第一弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

和第三弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

将四个拍频信号

和

进行相位调解，得到所述四个拍频信号的相位信息

和

对相位信息

和

进行差分，得到第一弱反射布拉格光栅和第二弱反射布拉格光栅在波长为λ₁下的相位差

对相位信息

和

进行差分，得到第一弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅在波长为λ₂下的相位差

将所述相位差

转化为第一弱反射布拉格光栅与第二弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，2；将所述相位差

转化为第一弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，3；

将所述第一弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，3与所述第一弱反射布拉格光栅与第二弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，2进行差分运算，得到第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_2，3。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种脉冲强磁场光学测量系统，其特征在于，包括：

光纤磁场探头，包括磁致伸缩装置(6)以及设置于传感光纤(3)的第一弱反射布拉格光栅(4)、第二弱反射布拉格光栅(5)和第三弱反射布拉格光栅(7)，所述磁致伸缩装置(6)设置于所述第二弱反射布拉格光栅(5)和第三弱反射布拉格光栅(7)之间；所述磁致伸缩装置在磁场作用下产生与磁场强度相对应伸缩变化；

双波长光脉冲发射模块，用于发射两束不同波长的激光经调制后形成双波长探测光脉冲信号，并将所述双波长探测光脉冲信号输出至所述传感光纤；

光接收模块，用于接收由双波长探测光脉冲信号经所述第一弱反射布拉格光栅(4)、所述第二弱反射布拉格光栅(5)和所述第三弱反射布拉格光栅(7)反射的拍频信号，通过处理拍频信号得到所述第二弱反射布拉格光栅(5)和所述第三弱反射布拉格光栅(7)之间的长度，从而得到所述磁致伸缩装置的长度变化，实现对磁场强度的测量；

所述双波长光脉冲发射模块包括第一激光器(8)、第二激光器(9)、第一光耦合器(10)、第二光耦合器(11)、波分复用器(12)、声光调制器(13)和环形器(14)；

所述第一激光器(8)的输出端连接所述第一光耦合器(10)的输入端，所述第一光耦合器(10)的第一输出端连接于所述波分复用器(12)的第一输入端，所述第一光耦合器(10)的第二输出端连接于所述光接收模块；

所述第二激光器(9)的输出端连接所述第二光耦合器(11)的输入端，所述第二光耦合器(11)的第一输出端连接于所述波分复用器(12)的第二输入端，所述第二光耦合器(11)的第二输出端连接于所述光接收模块；

所述波分复用器(12)的输出端连接于所述声光调制器(13)的输入端，所述声光调制器(13)的输出端连接于所述环形器(14)的输入端，所述环形器(14)的第一输出端连接于所述光纤磁场探头，所述环形器(14)的第二输出端连接于所述光接收模块。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲强磁场光学测量系统，其特征在于：所述光接收模块包括波分解复用器(15)、第三光耦合器(16)、第四光耦合器(17)、第一光电探测器(18)和第二光电探测器(19)；

所述波分解复用器(15)的输入端连接于所述环形器(14)的第二输出端，所述波分解复用器(15)的第一输出端连接于所述第三光耦合器(16)的第二输入端，所述波分解复用器(15)的第二输出端连接于所述第四光耦合器(17)的第二输入端；所述波分解复用器(15)用于将反射光解复用为第一反射光和第二反射光，所述第一反射光与所述第一激光器(8)的输出激光波长相同，所述第二反射光与所述第二激光器(9)的输出激光波长相同；

所述第三光耦合器(16)的第一输入端连接于所述第一光耦合器(10)的第二输出端，所述第四光耦合器(17)的第一输入端连接于所述第二光耦合器(11)的第二输出端；

所述第一光电探测器(18)的输入端连接于所述第三光耦合器(16)的输出端，所述第二光电探测器(19)的输入端连接于所述第四光耦合器(17)的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种脉冲强磁场光学测量系统，其特征在于：所述第二弱反射布拉格光栅(5)和第三弱反射布拉格光栅(7)之间的距离等于所述磁致伸缩装置(6)的长度。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲强磁场光学测量系统，其特征在于：所述第一弱反射布拉格光栅(4)可同时反射波长为λ₁和λ₂的光脉冲，所述第二弱反射布拉格光栅(5)只能反射光波长为λ₁的光脉冲，所述第三弱反射布拉格光栅(7)只能反射光波长为λ₂的光脉冲，其中λ₁和λ₂分别为所述双波长光脉冲发射模块发射的两束激光的波长，且λ₁≠λ₂。

5.根据权利要求4所述的一种脉冲强磁场光学测量系统，其特征在于：所述第一弱反射布拉格光栅(4)使用包含波长为λ₁和λ₂啁啾相位掩膜板曝光制备，所述第二弱反射布拉格光栅(5)使用包含波长为λ₁且不包含波长为λ₂的等间距相位掩膜板曝光制备，所述第三弱反射布拉格光栅(7)使用包含波长为λ₂且不包含波长为λ₁的等间距相位掩膜板曝光制备。

6.根据权利要求4所述的一种脉冲强磁场光学测量系统，其特征在于：所述第一弱反射布拉格光栅(4)对波长为λ₁和λ₂的光脉冲的反射率均为0.01％-0.1％；第二弱反射布拉格光栅(5)对波长为λ₁的光脉冲的反射率为0.01％-0.1％；所述第三弱反射布拉格光栅(7)对波长为λ₂的光脉冲的反射率为0.01％-0.1％。

7.根据权利要求1所述的一种脉冲强磁场光学测量系统，其特征在于：所述第一弱反射布拉格光栅(4)和所述第二弱反射布拉格光栅(5)之间的距离

其中τ为双波长探测光脉冲的脉冲宽度，c为光在真空中的光速，n为所述传感光纤的折射率。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的脉冲强磁场光学测量系统的脉冲强磁场光学测量方法，其特征在于，磁致伸缩装置产生与脉冲强磁场同步的伸缩效应，所述方法包括以下步骤：

S1，将光纤磁场探头放置于待测强磁场中，同时触发脉冲强磁场信号；

S2，驱动双波长光脉冲发射模块发射波长为λ₁和λ₂的双波长探测光脉冲信号至传感光纤，其中所述传感光纤的第一弱反射布拉格光栅同时反射波长为λ₁和λ₂的光脉冲信号，所述传感光纤的第二弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₁的光脉冲信号，所述传感光纤的第三弱反射布拉格光栅只能反射光波长为λ₂的光脉冲信号；

S3，所述光接收模块接收第一弱反射布拉格光栅、第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅反射的光脉冲信号并将所述光脉冲信号转换为拍频信号；

S4，使用双波长链路噪声自适应补偿算法处理所述拍频信号，得到第二弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_2，3，即为磁致伸缩装置的长度；

S5，重复步骤S2-S4，测得第二弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度的时间变化l_2，3(t)，根据磁致伸装置的伸缩特性得到脉冲强磁场随时间的变化情况B(t)；

所述双波长链路噪声自适应补偿算法，包括以下步骤：

从拍频信号中分离出波长为λ₁的光信号和波长为λ₂的光信号，波长为λ₁的光信号包括第一弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

和第二弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

波长为λ₂的光信号包括第一弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

和第三弱反射布拉格光栅反射的拍频信号

将四个拍频信号

和

进行相位调解，得到所述四个拍频信号的相位信息

和

对相位信息

和

进行差分，得到第一弱反射布拉格光栅和第二弱反射布拉格光栅在波长为λ₁下的相位差

对相位信息

和

进行差分，得到第一弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅在波长为λ₂下的相位差

将所述相位差

转化为第一弱反射布拉格光栅与第二弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，2；将所述相位差

转化为第一弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，3；

将所述第一弱反射布拉格光栅与第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，3与所述第一弱反射布拉格光栅与第二弱反射布拉格光栅之间的长度l_1，2进行差分运算，得到第二弱反射布拉格光栅和第三弱反射布拉格光栅之间的长度l_2，3。

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