[发明专利]可调谐窄带光栅滤波器装置和调谐方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感，是一种可调谐窄带光栅滤波器装置和调谐方法，特别涉及处理因窄带光栅滤波器调节范围小或调节精度不高的情况，采用本方法可以达到窄带光栅滤波器大动态范围精确调节的目的。

背景技术

窄带滤波光栅是一种光纤布拉格光栅(以下简称FBG)，其中心波长与光栅周期和有效折射率相关，关系表达式如下：

λ_B＝2n_effΛ         (1)

式中：λ_B为FBG反射的中心波长；n_eff为纤芯的有效折射率；Λ为光栅周期。利用(1)式可以推出FBG的中心波长随外界温度和应变的变化关系式如下：

ΔλBλB=(α+1neffζ)ΔT+(1-P)ϵ---(2)]]>

式中：Δλ_B为FBG反射的中心波长变化量，λ_B为FBG反射的中心波长，ΔT为温度变化量，ε为轴向应变变化量，n_eff为纤芯的有效折射率，α为光纤的热膨胀系数，ζ为光纤的热光系数，P为光纤有效弹光系数。

从式(2)可以看出应变和温度是直接改变FBG中心波长的物理量，当FBG受到外界应变作用时，光栅周期会发生变化，同时，光弹效应会使光栅有效折射率变化；当FBG收到外界温度影响时，热膨胀会使光栅周期发生变化，同时，热敏效应会导致光栅有效折射率变化。

目前可调谐窄带光栅滤波器主要是采用两种调节方法：基于悬臂梁拉伸控制的调节方法和基于温度控制的调节方法。

基于悬臂梁拉伸控制的调节方法可以实现5～6nm的大动态范围调节，但调节精度不高，且中心波长易因外界温度变化而发生漂移，稳定性较差。

基于温度控制的调节方法可以实现窄带光栅滤波的高精度调节，调节精度可达0.01nm，但其动态范围较小，一般在1nm以下。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有方法的不足，提供一种可调谐窄带光栅滤波器装置和调谐方法，将基于应变的拉伸调节方法和基于温度的温控调节方法有机结合，以解决可调谐窄带光栅滤波器在大动态范围内精确调节的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可调谐窄带光栅滤波器装置，特点在于其构成包括温度控制模块、精密位移台、窄带滤波光栅和底板，所述的温度控制模块由温度控制电路、温度显示屏、温度调节旋钮和V型槽构成；所述的精密位移台由微分头、位移块和位移台底座构成，其连接关系是：所述的温度控制模块和精密位移台置于所述的底板上，所述的V型槽和位移台底座固定在所述的底板上不动，所述的窄带滤波光栅放置在所述的V型槽中，该窄带滤波光栅的光纤的一端固定在V型槽的外端，该窄带滤波光栅的光纤的另一端拉直后固定在所述的精密位移台的位移块上。

所述的可调谐窄带光栅滤波器装置的调谐方法，包括下列步骤：

①当所需的窄带滤波光栅的中心波长确定后，首先调节所述的精密位移台的微分头，移动所述的位移块，带动所述的窄带滤波光栅产生拉伸应变，直至所述的窄带滤波光栅的中心波长与所需的中心波长基本一致；

②调节所述的温度控制模块上的温度调节旋钮，使所述的V型槽及其窄带滤波光栅的温度发生改变，精密调节所述的窄带滤波光栅的中心波长，使之与所需的中心波长完全一致。

本发明的技术效果：