CN204694372U - 一种基于fbg的低成本可拓展光纤光栅传感解调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器，所述光纤布拉格光栅FBG的接入端连接一耦合器，在该耦合器的输入端连接有宽带光源，当光纤上FBG待测点的温度发生变化时，FBG的反射波长发生相应变化，一部分宽带光源发出的光经FBG后发生反射，并通过耦合器耦合到阵列波导光栅AWG中，经AWG将不同波长的反射光经由不同通道输出，通过光电探测器阵列进行检测便能实现对多个待测点温度的测量。本实用新型包括宽带光源、3dB耦合器、光纤布拉格光栅、阵列波导光栅和光电探测器阵列。该传感器结构简单、价格低、测量灵敏、拓展性强。尤其适用于在对监测点数量要求较少、成本要求较低的场合实现对温度的连续监测。

Description

一种基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器

技术领域

本实用新型属于光纤传感领域，具体涉及一种基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器。该传感器结构简单、价格低、测量灵敏、拓展性强。尤其适用于在对监测点数量要求较少、成本要求较低的场合实现对温度的连续监测。

背景技术

光纤布拉格光栅(fiber bragg grating，FBG)作为敏感元件的功能型光纤传感器，以其抗电磁干扰、灵敏度高、体积小等优点，越来越广泛应用于传感器领域。近年来，光纤布拉格光栅已在光纤通信、光纤传感等诸多领域引起了人们极大的关注。光纤光栅传感器不仅具有抗电磁干扰、结构紧凑、能在恶劣环境下使用等优点，而且还具有对波长绝对编码的特点，克服了强度调制传感器必须采取措施以补偿光源输出功率波动、光纤连接和耦合器的损耗而影响测量结果的弱点。

目前，光纤光栅传感解调器以其监测点多的特点主要应用在桥梁、隧道、安防等大型监测工程，但是由于在某些应用场合监测点数量较少，而目前的商用光纤光栅传感解调器监测点多且价格昂贵，因此这类传感解调器不适用于这些应用场合。

针对上述问题，我们提出了一种基于FBG的低成本可拓展光纤光 栅传感解调器。这种解调器结构简单、价格低、测量灵敏，且监测点数量可随不同场合的需求变化，同时还具有FBG反射波长随温度变化的特性，可以很好地实现温度变化的监测。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种更为结构简单、价格低、测量灵敏、拓展性强的基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器。

本实用新型专利的技术解决方案如下：

一种基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器，包括宽带光源、3dB耦合器、传输光纤、光纤布拉格光栅、阵列波导光栅和光电探测器阵列；上述的3dB耦合器包含四个端口，其中左侧的两个端口分别与宽带光源和阵列波导光栅相连，右侧的一个端口与传输光纤相连，阵列波导光栅输出端与光电探测器阵列相连。

根据权利要求1所述的基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器，其特征在于：所述光纤布拉格光栅的中心波长位置只有分别与阵列波导光栅各通道的上升沿或者下降沿发生重合时，对应的阵列波导光栅通道才能有相应的光信号输出。

本实用新型专利的有益效果在于：

一种基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器，经由3dB耦合器分别与宽带光源和AWG相连，并最终经由AWG连到光电探测器阵列上。

宽带光源发出光束后，通过3dB耦合器耦合进入传感光纤，一部分宽带光源发出的光经FBG后发生反射，并通过3dB耦合器耦合 到阵列波导光栅AWG中，再经AWG将不同波长的反射光经由不同通道输出到光电探测器阵列中。

当温度发生改变时，FBG的反射波长随之发生变化。通过光电探测器阵列对反射光的Bragg波长进行分析便能实现对温度的测量。

该发明结构简单、价格低、测量灵敏、拓展性强，适用于多温度测量点场合的实时监控和测量。

附图说明

图1是一种基于FBG的可拓展光纤光栅传感解调器的结构示意图。

图中：1：宽带光源；2：3dB耦合器；3：传输光纤；4：光纤布拉格光栅；5：阵列波导光栅；6：光电探测器阵列；

图2是各FBG的中心波长与对应的AWG通道光谱重合的示意图。

图中：A、B、C、......：级联的各FBG的中心波长与对应的AWG上升沿的重合点。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1所示，一种基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器，包括宽带光源(1)、3dB耦合器(2)、传输光纤(3)、光纤布拉格光栅(4)、阵列波导光栅(5)和光电探测器阵列(6)；上述的3dB耦合器包含四个端口，第一端口(2-1)与宽带光源(1)相连，第二端口(2-2)与传输光纤(3)相连，第三端口(2-3)与阵列波导光 栅(5)的输入端相连，阵列波导光栅(5)输出端与光电探测器阵列(6)相连；

如图2所示，点A、B、C、......分别为级联的各FBG的中心波长与对应的AWG上升沿的重合点，级联的FBG反射的光信号被AWG接收。当温度发生改变时会引起FBG反射波长变化，而只有FBG的中心波长位置分别与AWG各通道的上升沿或者下降沿发生重合时，对应的AWG通道才能有相应的光信号输出。

本实用新型专利的工作方式为：

宽带光源发出的光入射到3dB耦合器中，光通过耦合器，经过传输光纤到达FBG；当光纤上FBG待测点的温度发生变化时，FBG的反射波长发生相应变化，一部分宽带光源发出的光经FBG后发生反射，并通过耦合器耦合到阵列波导光栅AWG中，经AWG将不同波长的反射光经由不同通道输出，通过光电探测器阵列进行检测便能实现对多个待测点温度的测量。

该装置能实现温度解调的关键技术为：

1、FBG的光栅宽度能够受温度的影响发生线性变化。将光栅区用作传感区，当被传感物质温度发生变化的时候，光栅的周期和纤芯模的有效折射率将会发生相应的变化，从而改变Bragg中心波长，通过光电探测器阵列对反射光的Bragg波长进行检测就可以获得待测参量的变化情况。

2、级联的FBG反射的光信号被AWG接收。当温度发生改变时会引起FBG反射波长变化，而只有FBG的中心波长位置分别与AWG 各通道的上升沿或者下降沿发生重合时，对应的AWG通道才能有相应的光信号输出。

Claims (2)

1.一种基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器，其特征在于：包括宽带光源(1)、3dB耦合器(2)、传输光纤(3)、光纤布拉格光栅(4)、阵列波导光栅(5)和光电探测器阵列(6)；上述的3dB耦合器包含四个端口，第一端口(2-1)与宽带光源(1)相连，第二端口(2-2)与传输光纤(3)相连，第三端口(2-3)与阵列波导光栅(5)的输入端相连，阵列波导光栅(5)输出端与光电探测器阵列(6)相连。

2.根据权利要求1所述的基于FBG的低成本可拓展光纤光栅传感解调器，其特征在于：所述光纤布拉格光栅(4)的中心波长位置只有分别与阵列波导光栅(5)各通道的上升沿或者下降沿发生重合时，对应的阵列波导光栅(5)通道才能有相应的光信号输出。