[发明专利]利用窄带双相移光纤光栅进行热稳定传感解调系统及方法

说明书

本发明提供一种利用窄带双相移光纤光栅进行热稳定传感解调系统及方法，该系统包括相互连接的波长可调谐激光器、偏振控制器、相位调制器、三端口光环形器、双相移光纤光栅、光纤放大器、光电探测器、微波放大器、微波耦合器；所述光环形器的第一端口与所述相位调制器的输出端口相连，所述光环形器的第二端口与一双相移光纤光栅相连，所述光环形器的第三端口与光纤放大器相连；所述微波耦合器的输入端与微波放大器的输出端相连，所述微波耦合器的第一输出端与相位调制器射频端相连，所述微波耦合器的第二输出端与一电频谱仪相连。

技术领域

本发明涉及微波信号产生的微波光子领域和光纤光栅传感领域，更具体地，涉及一种利用窄带双相移光纤光栅进行热稳定传感解调系统及方法。

背景技术

光纤传感技术由于具有抗电磁干扰、抗化学腐蚀、本质安全、耐高/低温、体积小、重量轻、柔软灵活等诸多优点，已在航空航天、土木工程、电力系统、石油化工、医疗健康、家庭安防等领域中获得了广泛而重要的应用。

光纤光栅作为光纤传感技术中的重要光学器件，一直是研究者们关注的热点。光纤光栅型传感器对传感信息具有波长编码特性，也称为波长调制特性，即传感器感受到的外界信息会造成光波长的改变。将传感信息从光波长变化中提取出来并按需要进行数据处理，也就是传感解调技术。波长编码型传感器对光源功率波动、光纤弯曲损耗和连接损耗引起的光强变化不敏感，具有很高的稳定性与可靠性，并且可复用性强，易于波分、时分复用，实现准分布式测量，但是也在一定程度上增加了解调难度，因此传感信号的解调是光纤光栅型传感器进一步产业化的关键，探索有效且低成本的解调方式成为了领域内的研究重点。

另外，由于光纤光栅对温度与应力同时敏感，即温度与应力会同时引起光纤光栅中心波长移动，使得仅仅通过测量光纤光栅中心波长移动无法对温度与应力的影响加以区分，这就是交叉敏感问题。交叉敏感问题是光纤光栅传感器的一个本征问题。可以说，它伴随着光纤光栅传感器的出现而出现。随着光纤光栅制作技术的日益成熟，交叉敏感成了制约光纤光栅传感器实用化的一个重要问题。为了克服交叉敏感效应，实现单个物理量的准确测量，人们已经提出了许多技术方案，并且不断有新的方法出现。

发明内容

本发明提供一种利用窄带双相移光纤光栅进行热稳定传感解调系统，该系统能够实现热稳定的光纤光栅波长解调。

本发明的又一目的在于提供一种利用窄带双相移光纤光栅进行热稳定传感解调方法。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种利用窄带双相移光纤光栅进行热稳定传感解调系统，包括相互连接的波长可调谐激光器、偏振控制器、相位调制器、三端口光环形器、双相移光纤光栅、光纤放大器、光电探测器、微波放大器、微波耦合器；所述光环形器的第一端口与所述相位调制器的输出端口相连，所述光环形器的第二端口与一双相移光纤光栅相连，所述光环形器的第三端口与光纤放大器相连；所述微波耦合器的输入端与微波放大器的输出端相连，所述微波耦合器的第一输出端与相位调制器射频端相连，所述微波耦合器的第二输出端与一电频谱仪相连。

进一步地，所述波长可调谐激光器、偏振控制器、相位调制器、三端口光环形器、双相移光纤光栅、光纤放大器、光电探测器由通过光纤相连；所述光电探测器、微波放大器、微波耦合器、相位调制器的微波输入端通过微波同轴线顺次相连。

进一步地，所述相位调制器、三端口光环形器、双相移光纤光栅、光纤放大器、光电探测器、微波放大器、微波耦合器构成了一个稳定闭合光电振荡回路。

一种利用窄带双相移光纤光栅进行热稳定传感解调方法，具体过程如下：

S1：波长可调谐激光器的输出光波经偏振控制器到达相位调制器，由相位调制器输出的光信号经三端口光环形器的输入端口达到双相位光纤光栅；