CN202582569U - 基于回音壁模式光学微腔的分布式fbg解调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置，包括可发出光波经耦合器到达分布式FBG的宽谱光源，及接收分布式FBG反射谱的耦合器，及可接收耦合器耦合而出的光波的回音壁模式光学微腔，该回音壁模式光学微腔依次连接有光探测器、放大器和计算机，所述计算机连接有控制器；通过宽谱光源发出的光波经光纤到达光栅，光栅所反射特定波长的光波进入耦合器，耦合而出的光波进入回音壁模式光学微腔，再通过计算机对液压装置的控制不断改变回音壁模式光学微腔的半径，由光探测器接受并传至计算机系统，计算机通过分析处理，从而达到分布式光栅的解调，其具有实时控制的效果，且具有较高精度及误差小的优点，应用前景广泛。

Description

基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置。

背景技术

光纤传感器可以对电磁、机械、温度等物理量进行精密测量，传统传感器相对于光纤传感器在灵敏度、响应程度、抗干扰(电磁信号)、抗环境腐蚀方面有着一定的局限性，故现在多采取光纤传感器。其中光纤布拉格光栅(FBG)有其独特的优势而成为传感器领域研究的一大热门。但是FBG的解调直接影响到FBG产品的精度，故解调系统是光纤光栅传感系统的核心，如何方便、快捷、精确、低成本地达到光纤光栅的解调是我们必须解决的问题。

通过市场调研，目前常用的几种光纤光栅解调方法如下：

(1) 利用光谱仪：光谱仪使用虽然方便，但价格昂贵。

   （2）可调谐光源：可调谐光源的波长可以由计算机控制，它发出的光通过耦合器，被光栅反射后再次通过耦合器到达光功率计。光功率计测量此光的功率值，并传送给计算机.计算机控制光源的波长在一定范围内扫描，同时记录相应的光功率计的读数，这样就得到了传感光栅的反射谱。常见的可调谐光源为可调谐半导体激光器。但一台可以用计算机控制的可调谐激光器市价约20万元，价格极其昂贵。

   （3）可调谐滤波器  

滤波器的透过波长可以由计算机控制，和可调谐光源的系统类似，依然用计算机控制扫描，可以得到传感光栅的反射谱。当前市场上的可调谐滤波器多为光纤Fabry－Perot腔型的，价格约为数千元，重复性不好，典型的波长调谐重复误差可达0.1nm量级。

(4) 边沿滤波器      

边沿滤波器对不同波长的光的透射率不同。这样，如果传感光栅反射到滤波器的光的功率不变，但波长改变，透过滤波器到光功率计的光的功率就会随着波长的改变而改变；标定后，从功率值就可以推测出相应的布喇格波长值。这种方法设备简单，但失去了光纤光栅传感器波长调制的优点，测量结果对光源输出功率以及传输损耗的起伏非常敏感。

(5) 利用阵列波导光栅（AWG）解调、利用匹配光栅解调方法等

综上所述，尽管目前对于分布式FBG解调的方法很多，但存在很多的不足与问题，主要体现在操作繁琐、费用高、低精度等方面，所以很有必要开发一种新型的解调装置去优化甚至替代现有的装置。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种误差小，具有较高的精度，应用前景广泛的分布式FBG解调装置。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：一种基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置，包括可发出光波经耦合器到达分布式FBG的宽谱光源，及接收分布式FBG反射谱的耦合器，及可接收耦合器耦合而出的光波的回音壁模式光学微腔，该回音壁模式光学微腔依次连接有光探测器、放大器和计算机，所述计算机连接有控制器。

进一步地，所述回音壁模式光学微腔与控制器间通过有可控制回音壁模式光学微腔半径的液压装置相连接。

进一步地，所述耦合器连接有光纤布拉格光栅。

本实用新型基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置的有益效果是：通过宽谱光源发出的光波经光纤到达光栅，光栅所反射特定波长的光波进入耦合器，耦合而出的光波进入回音壁模式光学微腔，再通过计算机对液压装置的控制不断改变回音壁模式光学微腔的半径，由于回音壁模式光学微腔的光学特性，与之匹配波长光波便耦合而出，由光探测器接受并传至计算机系统，计算机通过分析处理，从而达到分布式光栅的解调；在应用中分布式FBG作为感应探头进入特定的环境中，由于电磁、机械、温度或其他应变会改变光栅的性质从而改变其反射波长，通过装置实时捕捉应并分析处理，及时报告并作出相应的调整从而可达到实时控制的效果，且具有较高精度及误差小的优点，应用前景广泛。

附图说明

图1为本实用新型基于回音壁模式光学微腔的特性示意图；

图2为本实用新型基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置的原理示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，本实用新型基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置，包括可发出光波经耦合器2到达分布式FBG的宽谱光源1，及接收分布式FBG反射谱的耦合器2，及可接收耦合器2耦合而出的光波的回音壁模式光学微腔3，该回音壁模式光学微腔3依次连接有光探测器5、放大器6和计算机8，所述计算机8连接有控制器7。

其中，所述回音壁模式光学微腔3与控制器7间通过有可控制回音壁模式光学微腔3半径的液压装置4相连接；所述耦合器2连接有光纤布拉格光栅9。

本实用新型基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置的有益效果是：通过宽谱光源发出的光波经光纤到达光栅，光栅所反射特定波长的光波进入耦合器，耦合而出的光波进入回音壁模式光学微腔，再通过计算机对液压装置的控制不断改变回音壁模式光学微腔的半径，由于回音壁模式光学微腔的光学特性，与之匹配波长光波便耦合而出，由光探测器接受并传至计算机系统，计算机通过分析处理，从而达到分布式光栅的解调；在应用中分布式FBG作为感应探头进入特定的环境中，由于电磁、机械、温度或其他应变会改变光栅的性质从而改变其反射波长，通过装置实时捕捉应并分析处理，及时报告并作出相应的调整从而可达到实时控制的效果，且具有较高精度及误差小的优点，可广泛应用于智能传感领域，如智能结构监测，智能油井和管道，智能土木工程建筑，以及智能航空、航海等，应用前景十分广泛。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型之内。

Claims (3)

1.一种基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置，其特征在于：包括可发出光波经耦合器到达分布式FBG的宽谱光源，及接收分布式FBG反射谱的耦合器，及可接收耦合器耦合而出的光波的回音壁模式光学微腔，该回音壁模式光学微腔依次连接有光探测器、放大器和计算机，所述计算机连接有控制器。

2.根据权利要求1所述的基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置，其特征在于：所述回音壁模式光学微腔与控制器间通过有可控制回音壁模式光学微腔半径的液压装置相连接。

3.根据权利要求1所述的基于回音壁模式光学微腔的分布式FBG解调装置，其特征在于：所述耦合器连接有光纤布拉格光栅。

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