基于线性腔光纤激光器的双光纤光栅探针微尺度测量装置及方法

摘要

基于线性腔光纤激光器的双光纤光栅探针微尺度测量装置及方法属于精密仪器制造及测量技术领域；两根单模光纤分别将多路光开关与双光纤光栅探针连通，双光纤光栅探针中的光纤光栅和外部参考光栅通过多路光开关切换分别作为线性腔光纤激光器的波长选择器件，外部参考光栅的初始中心波长、双光纤光栅探针中光纤光栅的初始中心波长与光纤光栅的初始中心波长应满足双光纤光栅探针线性工作条件；通过计算机控制多路光开关切换光路，使用光谱分析仪分别测量线性腔光纤激光器输出激光波长，利用差分数据处理算法实现无温度耦合的二维微尺度测量；本发明具有传感供能为一体、系统紧凑、灵敏度高的特点。

主权项

一种基于线性腔光纤激光器的双光纤光栅探针微尺度测量装置，包括泵浦源(1)、波分复用器(2)、单芯光纤光栅(3)、掺铒光纤(4)、多路光开关(5)、外部参考光栅(6)、单模光纤A(7a)、单模光纤B(7b)、探针夹持器(8)、双光纤光栅探针(9)、隔离器(10)、光谱分析仪(11)、计算机(12)；所述计算机(12)控制多路光开关(5)切换光路，泵浦源(1)通过波分复用器(2)的一个端口和由单芯光纤光栅(3)、掺铒光纤(4)和外部参考光栅(6)或由单芯光纤光栅(3)、掺铒光纤(4)和双光纤光栅探针(9)构成的线性谐振腔相连，波分复用器(2)的另一个端口经过隔离器(10)与光谱分析仪(11)、计算机(12)连接形成通路；其特征在于：单模光纤A(7a)和单模光纤B(7b)分别将多路光开关(5)与双光纤光栅探针(9)连通，双光纤光栅探针(9)通过探针夹持器(8)固装，所述的双光纤光栅探针(9)中的光纤光栅和所述的外部参考光栅(6)通过多路光开关(5)切换分别作为线性腔光纤激光器的波长选择器件；所述外部参考光栅(6)的初始中心波长λ₁、双光纤光栅探针(9)中光纤光栅的初始中心波长λ₂与单芯光纤光栅(3)的初始中心波长λ₃需满足双光纤光栅探针(9)微尺度测量装置及方法的线性输出响应工作条件：$0.8\sqrt{\frac{\Delta {{\lambda }_1}^2+\Delta {{\lambda }_3}^2}{8\ln 2}}\le |{\lambda }_1-{\lambda }_3|\le 1.2\sqrt{\frac{\Delta {{\lambda }_1}^2+\Delta {{\lambda }_3}^2}{8\ln 2}}$和$0.8\sqrt{\frac{\Delta {{\lambda }_2}^2+\Delta {{\lambda }_3}^2}{8\ln 2}}\le |{\lambda }_2-{\lambda }_3|\le 1.2\sqrt{\frac{\Delta {{\lambda }_2}^2+\Delta {{\lambda }_3}^2}{8\ln 2}}.$