一种光纤光栅解调仪

摘要

本发明涉及一种光纤光栅解调仪，其特征在于：包括扫描光源(1)、分光比为99:1的耦合器(2)、PLC分路器模块(3)、多个3dB耦合器(4)、光纤光栅阵列(6)、参考光路(7)、数据采集模块(12)、主控板(13)、工控机(17)和显示器(18)，其中，所述参考光路(7)包括第一参考光栅(8)、第二参考光栅(9)、第三参考光栅(10)和温度传感器，温度传感器与主控板连接，第一参考光栅(8)的波长λ2和第二参考光栅(9)的波长λ3靠近系统波长的一端，第三参考光栅(10)的波长λ4靠近系统波长的另一端，且λ4-λ3和λ3-λ2的比例在4:1到7:1之间。与现有技术相比，本发明利用简单的3个参考光栅和1个温度传感器来代替价格昂贵的FP标准具作为参考光路，很有效地消除了消除扫描光源的本身蠕变，滞后和漂移使光源输出波长发生变化对解调的精度和准确度的影响。

主权项

一种光纤光栅解调仪，其特征在于：包括扫描光源(1)、分光比为99:1的耦合器(2)、PLC分路器模块(3)、多个3dB耦合器(4)、光纤光栅阵列(6)、参考光路(7)、数据采集模块(12)、主控板(13)、工控机(17)和显示器(18)，其中扫描光源(1)的电源输入端与主控板(13)连接，扫描光源(1)在主控板(13)输出的扫描电压控制下输出光信号，扫描光源(1)输出的光信号通过耦合器(2)的A端进入，耦合器(2)的B端为分光比中99的部分，耦合器(2)的C端为分光比中1的部分，耦合器(2)的B端接PLC分路器模块(3)，耦合器(2)的C端进入参考光路(7)，PLC分路器模块(3)的各通道输出端分别通过一个3dB耦合器(4)后进入光纤光栅阵列(6)，光纤光栅阵列(6)中光纤光栅反射回来的信号依次通过与其连接的3dB耦合器(4)传到数据采集模块(12)，参考光路(7)的输出端也与数据采集模块(12)连接，数据采集模块(12)与主控板(13)连接，主控板(13)与工控机(17)连接，工控机(17)与显示器(18)连接；其中，所述参考光路(7)包括第一参考光栅(8)、第二参考光栅(9)、第三参考光栅(10)和温度传感器，温度传感器与主控板连接，第一参考光栅(8)的波长λ2和第二参考光栅(9)的波长λ3靠近系统波长的一端，第三参考光栅(10)的波长λ4靠近系统波长的另一端，且λ4‑λ3和λ3‑λ2的比例在4:1到7:1之间；所述主控板(13)包括：放大及驱动电路(14)、数模转换电路(15)和主控板CPU(16)，主控板CPU(16)与数模转换电路(15)的输入端连接，数模转换电路(15)的输出端与放大及驱动电路(14)的输入端连接，放大及驱动电路(14)的输出端与扫描光源(1)连接；所述扫描光源(1)的扫描策略为：扫描光源(1)采用锯齿波电压来驱动，主控板CPU(16)通过控制数模转换电路(15)，再通过放大及驱动电路(14)产生锯齿波，扫描电压范围在0‑50V之间，完整的一次扫描过程包括三个阶段：准备阶段，正向扫描阶段和反向扫描阶段，各阶段对应的时间分别为t1，t2和t3，t2>t3>t1，准备阶段扫描电压维持在准备电压，持续时间为t1，作用为稳定光源，为正向扫描做准备；正向扫描阶段电压从起始电压按一定斜率升高到最大电压，持续时间为t2，斜率由扫描步进数决定；反向扫描时间电压从最大电压按一定斜率扫描到准备电压，持续时间为t3，为下一次扫描做好准备，准备电压和起始电压相同或不同；扫描光源锯齿波扫描电压的实时调整策略：首先设置准备电压、正向扫描的起始电压，最大电压和扫描步进数；扫描光源开始扫描后，主控板(13)对数据采集模块(12)上传上来的参考光路(7)的光栅信号进行分析，决定扫描电压范围是否需要实时调整：若解析出参考光路的数据显示参考光栅数量为3个及相邻两个参考光栅之间的峰值位置符合预先设定的范围，则说明扫描光源的蠕变和漂移对系统的影响不大，不用对扫描电压进行调整；若解析出数据显示参考光栅数量为2个或1个，则说明扫描光源的蠕变和漂移对系统影响很大，使得扫描光源输出的波段范围发生了偏移，则必须对扫描光源的扫描电压进行调整，通过解析出来的参考光栅的峰值位置来向上或向下调整起始电压和最大电压，来改变扫描光源光信号波长输出范围，进行下一次扫描，再次判断参考光路的解析数据是否符合要求，若不符合，则再次调整，直到调整到位。