一種基于fbg的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于光纖傳感領域，具體涉及一種基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、價格低、測量靈敏、拓展性強。尤其適用于在對監(jiān)測點數(shù)量要求較少、成本要求較低的場合實現(xiàn)對溫度的連續(xù)監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖布拉格光柵(fiber bragg grating，F(xiàn)BG)作為敏感元件的功能型光纖傳感器，以其抗電磁干擾、靈敏度高、體積小等優(yōu)點，越來越廣泛應用于傳感器領域。近年來，光纖布拉格光柵已在光纖通信、光纖傳感等諸多領域引起了人們極大的關(guān)注。光纖光柵傳感器不僅具有抗電磁干擾、結(jié)構(gòu)緊湊、能在惡劣環(huán)境下使用等優(yōu)點，而且還具有對波長絕對編碼的特點，克服了強度調(diào)制傳感器必須采取措施以補償光源輸出功率波動、光纖連接和耦合器的損耗而影響測量結(jié)果的弱點。
[0003]目前，光纖光柵傳感解調(diào)器以其監(jiān)測點多的特點主要應用在橋梁、隧道、安防等大型監(jiān)測工程，但是由于在某些應用場合監(jiān)測點數(shù)量較少，而目前的商用光纖光柵傳感解調(diào)器監(jiān)測點多且價格昂貴，因此這類傳感解調(diào)器不適用于這些應用場合。
[0004]針對上述問題，我們提出了一種基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器。這種解調(diào)器結(jié)構(gòu)簡單、價格低、測量靈敏，且監(jiān)測點數(shù)量可隨不同場合的需求變化，同時還具有FBG反射波長隨溫度變化的特性，可以很好地實現(xiàn)溫度變化的監(jiān)測。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供了一種更為結(jié)構(gòu)簡單、價格低、測量靈敏、拓展性強的基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器。
[0006]本實用新型專利的技術(shù)解決方案如下:
[0007]一種基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器，包括寬帶光源、3dB耦合器、傳輸光纖、光纖布拉格光柵、陣列波導光柵和光電探測器陣列；上述的3dB親合器包含四個端口，其中左側(cè)的兩個端口分別與寬帶光源和陣列波導光柵相連，右側(cè)的一個端口與傳輸光纖相連，陣列波導光柵輸出端與光電探測器陣列相連。
[0008]根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器，其特征在于:所述光纖布拉格光柵的中心波長位置只有分別與陣列波導光柵各通道的上升沿或者下降沿發(fā)生重合時，對應的陣列波導光柵通道才能有相應的光信號輸出。
[0009]本實用新型專利的有益效果在于:
[0010]一種基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器，經(jīng)由3dB耦合器分別與寬帶光源和AWG相連，并最終經(jīng)由AWG連到光電探測器陣列上。
[0011]寬帶光源發(fā)出光束后，通過3dB耦合器耦合進入傳感光纖，一部分寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)FBG后發(fā)生反射，并通過3dB耦合器耦合到陣列波導光柵AWG中，再經(jīng)AWG將不同波長的反射光經(jīng)由不同通道輸出到光電探測器陣列中。
[0012]當溫度發(fā)生改變時，F(xiàn)BG的反射波長隨之發(fā)生變化。通過光電探測器陣列對反射光的Bragg波長進行分析便能實現(xiàn)對溫度的測量。
[0013]該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、價格低、測量靈敏、拓展性強，適用于多溫度測量點場合的實時監(jiān)控和測量。
【附圖說明】
[0014]圖1是一種基于FBG的可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1:寬帶光源；2:3dBf禹合器；3:傳輸光纖；4:光纖布拉格光柵；5:陣列波導光柵；6:光電探測器陣列；
[0016]圖2是各FBG的中心波長與對應的AWG通道光譜重合的示意圖。
[0017]圖中:A、B、C、......:級聯(lián)的各FBG的中心波長與對應的AWG上升沿的重合點。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述:
[0019]如圖1所示，一種基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器，包括寬帶光源
(l)、3dB親合器(2)、傳輸光纖(3)、光纖布拉格光柵(4)、陣列波導光柵(5)和光電探測器陣列(6);上述的3dB耦合器包含四個端口，第一端口(2-1)與寬帶光源⑴相連，第二端口(2-2)與傳輸光纖(3)相連，第三端口(2-3)與陣列波導光柵(5)的輸入端相連，陣列波導光柵(5)輸出端與光電探測器陣列(6)相連；
[0020]如圖2所示，點A、B、C、......分別為級聯(lián)的各FBG的中心波長與對應的AWG上升沿的重合點，級聯(lián)的FBG反射的光信號被AWG接收。當溫度發(fā)生改變時會引起FBG反射波長變化，而只有FBG的中心波長位置分別與AWG各通道的上升沿或者下降沿發(fā)生重合時，對應的AWG通道才能有相應的光信號輸出。
[0021]本實用新型專利的工作方式為:
[0022]寬帶光源發(fā)出的光入射到3dB耦合器中，光通過耦合器，經(jīng)過傳輸光纖到達FBG ;當光纖上FBG待測點的溫度發(fā)生變化時，F(xiàn)BG的反射波長發(fā)生相應變化，一部分寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)FBG后發(fā)生反射，并通過耦合器耦合到陣列波導光柵AWG中，經(jīng)AWG將不同波長的反射光經(jīng)由不同通道輸出，通過光電探測器陣列進行檢測便能實現(xiàn)對多個待測點溫度的測量。
[0023]該裝置能實現(xiàn)溫度解調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)為:
[0024]1、FBG的光柵寬度能夠受溫度的影響發(fā)生線性變化。將光柵區(qū)用作傳感區(qū)，當被傳感物質(zhì)溫度發(fā)生變化的時候，光柵的周期和纖芯模的有效折射率將會發(fā)生相應的變化，從而改變Bragg中心波長，通過光電探測器陣列對反射光的Bragg波長進行檢測就可以獲得待測參量的變化情況。
[0025]2、級聯(lián)的FBG反射的光信號被AWG接收。當溫度發(fā)生改變時會引起FBG反射波長變化，而只有FBG的中心波長位置分別與AWG各通道的上升沿或者下降沿發(fā)生重合時，對應的AWG通道才能有相應的光信號輸出。
【主權(quán)項】
1.一種基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器，其特征在于:包括寬帶光源(l)、3dB親合器(2)、傳輸光纖(3)、光纖布拉格光柵(4)、陣列波導光柵(5)和光電探測器陣列(6);上述的3dB耦合器包含四個端口，第一端口(2-1)與寬帶光源⑴相連，第二端口(2-2)與傳輸光纖(3)相連，第三端口(2-3)與陣列波導光柵(5)的輸入端相連，陣列波導光柵(5)輸出端與光電探測器陣列(6)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器，其特征在于:所述光纖布拉格光柵(4)的中心波長位置只有分別與陣列波導光柵(5)各通道的上升沿或者下降沿發(fā)生重合時，對應的陣列波導光柵(5)通道才能有相應的光信號輸出。
【專利摘要】本實用新型公開一種基于FBG的低成本可拓展光纖光柵傳感解調(diào)器，所述光纖布拉格光柵FBG的接入端連接一耦合器，在該耦合器的輸入端連接有寬帶光源，當光纖上FBG待測點的溫度發(fā)生變化時，F(xiàn)BG的反射波長發(fā)生相應變化，一部分寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)FBG后發(fā)生反射，并通過耦合器耦合到陣列波導光柵AWG中，經(jīng)AWG將不同波長的反射光經(jīng)由不同通道輸出，通過光電探測器陣列進行檢測便能實現(xiàn)對多個待測點溫度的測量。本實用新型包括寬帶光源、3dB耦合器、光纖布拉格光柵、陣列波導光柵和光電探測器陣列。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單、價格低、測量靈敏、拓展性強。尤其適用于在對監(jiān)測點數(shù)量要求較少、成本要求較低的場合實現(xiàn)對溫度的連續(xù)監(jiān)測。
【IPC分類】G01K11/32
【公開號】CN204694372
【申請?zhí)枴緾N201520251292
【發(fā)明人】許多, 閆正, 李玥, 梁子馨, 寧向平, 趙春柳
【申請人】中國計量學院
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年4月21日