[发明专利]级联光纤光栅传感阵列的位置及波长解调系统和方法

权利要求书

1.级联光纤光栅传感阵列的位置及波长解调系统，其特征是，由超连续谱激光源、光分路器、光环形器、光纤光栅传感器阵列、传感光偏振分束器、参考光偏振分束器、X轴光合束器、Y轴光合束器、X轴光谱色散器、Y轴光谱色散器、X轴CCD波长阵列探测器、Y轴CCD波长阵列探测器和数据处理单元组成；

超连续谱激光源经光纤连接光分路器的输入端口；光分路器的一个输出端口经光纤连接光环形器的第一端口，光环形器的第二端口经光纤连接光纤光栅传感器阵列，光环形器的第三端口经光纤连接传感光偏振分束器的输入端口，传感光偏振分束器的X轴输出端口经光纤连接X轴光合束器的一个输入端口，传感光偏振分束器的Y轴输出端口经光纤连接Y轴光合束器的一个输入端口；光分路器的另一个输出端口经光纤连接参考光偏振分束器的输入端口，参考光偏振分束器的X轴输出端口经光纤连接X轴光合束器的另一个输入端口，参考光偏振分束器的Y轴输出端口经光纤连接Y轴光合束器的另一个输入端口；X轴光合束器的输出端口经光纤连接X轴光谱色散器的输入端口，X轴光谱色散器输出端口正对X轴CCD波长阵列探测器的探测窗口，X轴CCD波长阵列探测器的输出端口经电信号线接入数据处理单元的一个输入端口；Y轴光合束器的输出端口经光纤连接Y轴光谱色散器的输入端口，Y轴光谱色散器输出端口正对Y轴CCD波长阵列探测器的探测窗口，Y轴CCD波长阵列探测器的输出端口经电信号线接入数据处理单元的另一个输入端口。

2.根据权利要求1所述的级联光纤光栅传感阵列的位置及波长解调系统，其特征是，光纤光栅传感器阵列由2个以上的弱反射光纤光栅依次串联而成。

3.一种级联光纤光栅传感阵列的位置及波长解调方法，其特征是，包括步骤如下：

超连续谱激光源产生超连续的宽谱激光，并将超连续的宽谱激光输入至光分路器；

光分路器将超连续谱激光源输入的宽谱激光分为检测激光和参考激光，并将检测激光输入至光环形器的第一端口，参考激光输入至参考光偏振分束器；

光纤光栅传感器阵列的将检测激光转换为传感光信号，并将传感光信号反射至光环行器的第二端口；

光环形器将第二端口输入的传感光信号由第三端口输出至传感光偏振分束器；

传感光偏振分束器将传感光信号分束为正交的X轴传感偏振光和Y轴传感偏振光，并将X轴传感偏振光输入至X轴光合束器，Y轴传感偏振光输入至Y轴光合束器；

参考光偏振分束器将参考光分束为正交的X轴参考偏振光和Y轴参考偏振光，并将X轴参考偏振光输入至X轴光合束器，Y轴参考偏振光输入至Y轴光合束器；

X轴光合束器将输入的X轴传感偏振光和X轴参考偏振光合束干涉，产生X轴干涉光，并将X轴干涉光输入至X轴光谱色散器；

X轴光谱色散器将X轴干涉光的波长在空间上进行分离，并将X轴分离后的多波长光输入至X轴CCD波长阵列探测器；

X轴CCD波长阵列探测器将X轴分离后的多波长光在空间上进行并行采样得到X轴波长对应的强度信号，并将X轴波长对应的强度信号输入至数据处理单元；

Y轴光合束器将输入的Y轴传感偏振光和Y轴参考偏振光合束干涉，产生Y轴干涉光，并将Y轴干涉光输入至Y轴光谱色散器；

Y轴光谱色散器将Y轴干涉光的波长在空间上进行分离，并将Y轴分离后的多波长光输入至Y轴CCD波长阵列探测器；

Y轴CCD波长阵列探测器将Y轴分离后的多波长光在空间上进行并行采样得到Y轴波长对应的强度信号，并将Y轴波长对应的强度信号输入至数据处理单元；

数据处理单元，首先将X轴波长对应的强度信号和Y轴波长对应的强度信号进行均方根运算；然后再进行傅里叶变换得到传感信号空间对应的强度关系，确定光纤光栅传感器中复用光纤光栅的具体位置；最后对光纤光栅传感器中复用光纤光栅实施逆傅立叶变换解调出光纤光栅传感器中对应光纤光栅的反射波长。

4.根据权利要求3所述的级联光纤光栅传感阵列的位置及波长解调方法，其特征是，超连续谱激光源所产生的超连续的宽谱激光的光谱宽度为40nm～100nm。

5.根据权利要求3所述的级联光纤光栅传感阵列的位置及波长解调方法，其特征是，光纤光栅传感器阵列由2个以上的弱反射光纤光栅依次串联而成。