CN211668632U - 一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，包括宽带光源、光纤分路器、探测器、采集卡和计算机，所述宽带光源连接光纤分路器，光纤分路器还分别连接大功率掺饵光纤放大器一、大功率掺饵光纤放大器二、大功率掺饵光纤放大器三、大功率掺饵光纤放大器四，大功率掺饵光纤放大器一、大功率掺饵光纤放大器二、大功率掺饵光纤放大器三、大功率掺饵光纤放大器四分别依次连接耦合器一、耦合器二、耦合器三、耦合器四，本实用新型提供的超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，具有4MHz/s超高速的响应频率，而且可以对采集到的数据进行实时解算和存储，该超高速光纤光栅斜边强度型解调装置有16通道进行同时解算。

Description

一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，具体是一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置。

背景技术

光纤光栅常用的是光纤布拉格光栅即FBG，它的原理是利用紫外激光照射在光纤纤芯上以致刻写形成一段光栅。根据光纤耦合模型理论，当宽谱光源发出的连续宽带光通过传输光纤射入时，在光栅处满足布拉格条件的光将会被反射，而其余宽带光会继续透射过去。实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。若接下来还有光纤布拉格光栅，则在下一个具有不同中心波长的光栅处进行反射。当反射光波的中心波长固定时，温度或应变的变化量与波长的偏移量之间是线性关系。所以只要将外界物理参量(如上面提到的温度、应变)作用到光纤光栅上，就可以用来调制光纤布拉格波长，从而获取物理参量的相关信息，如此达到传感的目的。

光纤光栅传感器是一种具有成本低，有波分复用能力，并且能在恶劣环境下工作等特性的光纤传感器，已经被广泛应用于生物技术、石油化工、土木工程等领域中。不同的光纤光栅信号解调技术都有各自的优点和缺点，所以选择合适的解调技术是工程应用的关键步骤。基于光纤光栅的基础理论和解调方法，并设计出一种传感方案来将超快速的振动作用力间接的传递到光纤光栅上，进而得到相关参数。目前相关强度解调相关的专利有，在2014年12月10日申请的，申请号为201410756602.X的中国专利“一种强度解调型光纤气体传感装置及其传感方法”。和在2015年10月14日申请的，申请号为201520791439.0 的中国专利“强度解调型风速光纤传感器”。利用光纤光栅传感器测算超快速的振动频率，目前还没有解调装置可以响应超快速频率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，包括宽带光源、光纤分路器、探测器、采集卡和计算机，所述宽带光源连接光纤分路器，光纤分路器还分别连接大功率掺饵光纤放大器一、大功率掺饵光纤放大器二、大功率掺饵光纤放大器三、大功率掺饵光纤放大器四，大功率掺饵光纤放大器一、大功率掺饵光纤放大器二、大功率掺饵光纤放大器三、大功率掺饵光纤放大器四分别依次连接耦合器一、耦合器二、耦合器三、耦合器四，耦合器一、耦合器二、耦合器三、耦合器四上均连接有四个边带滤波器，每个边带滤波器均通过光纤光栅连接环形器，环形器还连接探测器，探测器还通过采集卡连接计算机。

作为本实用新型的进一步方案：所述边带滤波器有16个，光纤光栅有16只，环形器有16个，探测器为16通道探测器，采集卡为16通道采集卡。

作为本实用新型的进一步方案：所述耦合器一，耦合器二，耦合器三，耦合器四均为 1*4耦合器。

作为本实用新型的进一步方案：所述光纤分路器为1*4光纤分路器。

作为本实用新型的进一步方案：所述耦合器一，耦合器二，耦合器三，耦合器四均可以采用1*4的光纤分路器替代。

作为本实用新型的进一步方案：所述边带滤波器与光纤光栅之间设有光纤光栅传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、超高速光纤光栅强度解调装置，拥有4MHz/s超高速的响应频率，可以对爆炸产生的冲击波进行响应。

2、超高速光纤光栅强度解调装置，对爆炸冲击波的原始数据进行采集和存储，便于以后进行数据分析。

3、超高速光纤光栅强度解调装置，利用采集卡的FPGA，可以超快速的对原始数据进行解算。

4、超高速光纤光栅强度解调装置，由16个测量通道，可以同时监测多个爆炸点数据。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图中：宽带光源-1、光纤分路器-2、大功率掺饵光纤放大器一-3、大功率掺饵光纤放大器二-4、大功率掺饵光纤放大器三-5、大功率掺饵光纤放大器四-6、耦合器一-7，耦合器二-8，耦合器三-9，耦合器四-10、边带滤波器-11、光纤光栅-12、环形器-13、探测器-14、采集卡-15、计算机-16。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：请参阅图1，本实用新型实施例中，一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，包括宽带光源1、光纤分路器2、大功率掺饵光纤放大器一3、大功率掺饵光纤放大器二4、大功率掺饵光纤放大器三5、大功率掺饵光纤放大器四6、耦合器一7，耦合器二 8，耦合器三9，耦合器四10、16只边带滤波器11、16只光纤光栅12、16只环形器13、 16通道探测器14、16通道采集卡15、计算机16。耦合器一7，耦合器二8，耦合器三9，耦合器四10四均为1*4耦合器。光纤分路器2为1*4光纤分路器。

宽带光源1的输出端与光纤分路器2输入端连接，用于将宽带光源1输出光功率分成四等份。光纤分路器2输出端与的大功率掺饵光纤放大器一1的输入端连接，用于光功率的放大。光纤分路器2输出端与的大功率掺饵光纤放大器二2的输入端连接，用于光功率的放大。光纤分路器2输出端与的大功率掺饵光纤放大器三3的输入端连接，用于光功率的放大。光纤分路器2输出端与的大功率掺饵光纤放大器四4的输入端连接，用于光功率的放大。大功率掺饵光纤放大器一1的输出端与耦合器一7输入端连接，用于将放大后的宽谱光等分成四份。大功率掺饵光纤放大器二2的输出端与耦合器二8输入端连接，用于将放大后的宽谱光等分成四份。大功率掺饵光纤放大器三9的输出端与耦合器3输入端连接，用于将放大后的宽谱光等分成四份。大功率掺饵光纤放大器四4的输出端与耦合器四 10输入端连接，用于将放大后的宽谱光等分成四份。

耦合器一1的输出端口1、2、3和4分别与的边带滤波器1、2、3和4的输入端口连接。让宽谱光经过边带滤波器，在边带滤波器的带宽内，不同波长对应不同强度光。耦合器二2的输出端口1、2、3和4分别与的边带滤波器5、6、7和8的输入端口连接。让宽谱光经过边带滤波器，在边带滤波器11的带宽内，不同波长对应不同强度光。耦合器三3 的输出端口1、2、3和4分别与各自独立连接边带滤波器的输入端口连接。让宽谱光经过边带滤波器，在边带滤波器的带宽内，不同波长对应不同强度光。耦合器四4的输出端口 1、2、3和4分别与各自独立连接边带滤波器的输入端口连接。让宽谱光经过边带滤波器，在边带滤波器的带宽内，不同波长对应不同强度光。

16只边带滤波器11的输出端口分别与16只光纤光栅12的输入端口连接，为了将最高波长的光滤掉，这样测量中就可以判断出斜边的最高波长。16只光纤光栅12的输出端口分别与16只环形器13的1端口连接。将16只环形器的2端口为设备输出光端口，用于连接设备外的光纤光栅传感器。将光纤光栅传感器反射回的光经过16只环形器的2端口进入，然后从环形器的3端口输出。16只环形器13的3端口输出分别与16通道的探测器14的输入端口连接，用于光电转化。16通道的探测器14的输入端口分别与16通道采集卡15连接，用于数据的采集和数据的分析。16通道采集卡15与计算机16通过网线连接，用于数据的传输。

实施例2：在实施例1的基础上，耦合器可以换成的光纤分路器。宽带光源和大功率掺饵光纤放大器EDFA，可以换成大功率的宽带光源。在边带滤波器的后面再接一只低波段波长的光纤光栅传感器，用于判断边带滤波器的最低波长位置。

一种超高速光纤光栅斜边强度型解调方法，包含以下步骤：步骤一、宽带光源经过1*4 光纤分路器等分成四份；步骤二、宽带光经过大功率掺饵光纤放大器EDFA进行放大；步骤三、将放大后的宽带光经过1*4的耦合器将光功率分成四份；步骤四、通过斜边滤波器，将不同波长等强度的宽谱光变成不同波长对应不同强度的光；步骤五、再通过光纤光栅确定边带最大波长的强度；步骤六、再经过环形器1端口输入，环形器2端口输出将不同强度的光输出；步骤七、经过光纤光栅传感器反射回的光经过环形器2端口输入；步骤八、通过环形器3端口输出，并经过探测器进行光电转化；步骤九、经过光电转化的电信号再用采集卡进行采集；步骤十、采集过后的数据，通过采集卡的FPGA进行数据的高速解算；步骤十一、通过网线将采集卡采集到的数据传输到计算机中进行数据的处理。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，包括宽带光源(1)、光纤分路器(2)、探测器(14)、采集卡(15)和计算机(16)，其特征在于，所述宽带光源(1)连接光纤分路器(2)，光纤分路器(2)还分别连接大功率掺饵光纤放大器一(3)、大功率掺饵光纤放大器二(4)、大功率掺饵光纤放大器三(5)、大功率掺饵光纤放大器四(6)，大功率掺饵光纤放大器一(3)、大功率掺饵光纤放大器二(4)、大功率掺饵光纤放大器三(5)、大功率掺饵光纤放大器四(6)分别依次连接耦合器一(7)、耦合器二(8)、耦合器三(9)、耦合器四(10)，耦合器一(7)、耦合器二(8)、耦合器三(9)、耦合器四(10)上均连接有四个边带滤波器(11)，每个边带滤波器(11)均通过光纤光栅(12)连接环形器(13)，环形器(13)还连接探测器(14)，探测器(14)还通过采集卡(15)连接计算机(16)。

2.根据权利要求1所述的一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，其特征在于，所述边带滤波器(11)有16个，光纤光栅(12)有16只，环形器(13)有16个，探测器(14)为16通道探测器，采集卡(15)为16通道采集卡。

3.根据权利要求1所述的一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，其特征在于，所述耦合器一(7)，耦合器二(8)，耦合器三(9)，耦合器四(10)均为1*4耦合器。

4.根据权利要求1所述的一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，其特征在于，所述光纤分路器(2)为1*4光纤分路器。

5.根据权利要求3所述的一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，其特征在于，所述耦合器一(7)，耦合器二(8)，耦合器三(9)，耦合器四(10)均可以采用1*4的光纤分路器替代。

6.根据权利要求1所述的一种超高速光纤光栅斜边强度型解调装置，其特征在于，所述边带滤波器(11)与光纤光栅(12)之间设有光纤光栅传感器。

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