专利名称：一种光纤光栅传感装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大容量低成本的光纤光栅传感系统。
背景技术：
光纤光栅传感器是利用光纤纤芯材料的光敏特性，通过紫外光照射在纤芯形成折射率成周期分布的结构，在满足相位匹配的条件下，共振波长模式之间发生耦合从而产生波长选择性。光纤光栅的共振波长受温度和应变等外部环境的影响，因此它可以作为传感器通过波长变化感知外部环境参数变化，实现各种参数的测量。除了具有普通光纤传感器具有的重量轻、不受电磁干扰、灵敏度高、抗腐蚀等优点外，它还具有容易组网测量、大容量复用、波长解调等特点。光纤光栅复用技术是构建光纤传感网络的基�。＜墓庀斯庹じ从眉际跤胁ǚ指从�(WDM)、时分复用(TDM)、空分复用(SDM)以及它们的混合复用技术。目前这些复用技术存在构成传感系统的成本相对较高，系统容量有限，操作不方便等问题。光纤传感技术今后发展方向是低成本、高性能、大容量和网络化，因此增加系统复用传感器容量和降低光纤传感系统成本具有重大意义。波分复用各传感器占用一定的光谱范围，工作波长互不重叠，传感器的识别是根据波长范围来判断。波分复用技术复用的传感器数量由测量点的动态范围和光源带宽决定，常见的宽带光源带宽为4(T60nm，有限的光源带宽限制传感器的数量，通常单个光纤上能实现15 20个传感器的复用。优点传感器信噪比高；缺点复用数量较少，传感器动态范围�。杀窘细�。时分复用此技术采用脉冲光源，各传感器工作在相同的波长范围，传感器的识别是依靠反射回信号的时间间隔。只需一个掩模板制作相同周期的低反射率光栅，传感器反射信号微弱。传感器数量不受光源带宽限制，每个传感器均可使用整个光源带宽。由于各传感器波长相同，因此会对其余传感器的信号部分反射而产生信号衰减，传感器越多，光信号衰减也越快。优点成本较低，复用容量大，传感器动态范围大；缺点传感器信噪比低。空分复用需要光开关切换通道，实现不同传感器阵列选择，由于光开关存在插入损耗，空分复用级联层次越多插入损耗越大，通道间的寻址时越长，系统配置复杂。优点信噪比较高；缺点系统复杂，成本较高。目前光纤光栅传感系统主要以波分复用技术为主，最具代表性的是MicronOptics公司的光纤光栅传感系统，该系统采用波分复用技术与可调谐激光光源实现多通道的同时扫描，由于采用波分复用技术，每个通道传感器的数量和动态范围受光源带宽限制，在大容量光纤传感应用场合，需要多台系统同时工作或者采用光开关实现通道扩展，这种增加容量的方法导致传感系统过于复杂和昂贵。因此，结合各种复用技术的优点，构造具备系统结构简单、性能可靠、复用容量大的光纤传感系统是降低系统成本，推广光纤传感技术在各领域应用的关键。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种低成本和大容量的光纤光栅传感器的复用装置，解决当前光纤光栅传感系统成本较高，容量较小的问题。本实用新型实施例之一的一种光纤光栅传感装置包括一脉冲信号发生器、一波长测量模块、一耦合器、若干光纤、一延时光纤及一传感阵列，且该光纤光栅传感装置进一步包括一反射型半导体光放大器RS0A，所述传感器阵列由多个中心波长相同的低反射率传感器串联而成，各传感器之间间距2-5米。本实用新型实施例之二的一种光纤光栅传感装置，包括一脉冲信号发生器、一波长测量�？�、一耦合器、若干延时光纤及一传感阵列，且该光纤光栅传感装置进一步包括一反射型半导体光放大器RSOA及一阵列波导光栅AWG，该阵列波导光栅AWG连接在延时光纤与传感器阵列之间，该传感器阵列由m组传感器组并联在所述阵列波导光栅AWG而成，每组传感器内部均由η个中心波长相同的低反射率传感器串联而成。本实用新型实施例之三的一种光纤光栅传感装置，包括一脉冲信号发生器、一波长测量�？�、一耦合器、若干光纤、若干延时光纤及一传感阵列，且该光纤光栅传感装置进一步包括一反射型半导体光放大器RS0A，所述传感器阵列由m组传感器组串联而成，每组传感器组之间用延时光纤连接，且每组传感器内部由η个中心波长不同的低反射率传感器串联而成。本实用新型一种光纤光栅传感装置通过不同频率的脉冲信号驱动反射型半导体光放大器RSOA与不同传感器构成共振腔，实现不同传感信号的读取。它采用分时访问传感器的方式，解决了传统光纤光栅波分复用技术传感器数量受光源带宽限制的问题，由于采用共振腔技术，微弱的传感信号能够在腔内放大，因此也解决了传统时分复用技术传感信号信噪比较低问题。结合时分复用与波分复用的混合复用技术，将传感器进行分组，以并联、串联相互搭配的方式访问传感器组，大大增加了系统对于传感器的复用容量。
图1为本实用新型一种光纤光栅传感装置的第一实施例的结构示意图。图2为本实用新型一种光纤光栅传感装置的第一实施例的基本工作原理图。图3为本实用新型一种光纤光栅传感装置的第二实施例的结构示意图。图4为本实用新型一种光纤光栅传感装置的第三实施例的结构示意图。图5为本实用新型一种光纤光栅传感装置的第四实施例的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
具体实施方式
一本实用新型一种光纤光栅传感装置包括一反射型半导体光放大器RS0A1、一脉冲信号发生器2、一波长测量�？�3、一稱 合器4、若干光纤、延时光纤6及一传感阵列7。请参阅图1及图2，本实用新型一种光纤光栅传感装置的实施方式步骤如下一、利用可编程脉冲信号发生器2产生一个脉宽和周期可调的脉冲信号驱动反射型半导体光放大器RS0A1,反射型半导体光放大器RSOAl在脉冲信号驱动下发出频率、脉宽与脉冲信号对应的宽带光脉冲，光脉冲信号经过延时光纤6后进入传感器阵列7,所述传感器的反射率为1%_5% ；二、所述传感器阵列7由多个中心波长相同的低反射率传感器串联而成，各传感器之间间距为2-5米，且传感器与传感器之间用光纤连接；三、所述宽带光脉冲在光纤中传播，当遇到传感器时部分信号被反射，被各传感器反射的信号依次到达反射型半导体光放大器RS0A1，设置脉冲信号的周期与光信号在其中一传感器和反射型半导体光放大器RSOAl之间往返时间相等时，该传感器信号能进入反射型半导体光放大器ROSAl并被放大，其它传感器的信号则无法进入反射型半导体光放大器RSOAl ；四、进入反射型半导体光放大器RSOAl的传感信号被放大后，经过耦合器4部分信号进入波长测量�？�3，实现被选择传感器传感信号的测量。反射型半导体光放大器RSOAl的控制输入端与脉冲信号发生器2的输出端连接；反射型半导体光放大器RSOAl的光纤输入/输出端与稱合器4的输入端相连。所述稱合器4为输出端为10:90分光比的耦合器，所述耦合器4分光比10%的端口与波长测量�？�3连接，分光比90%的端口与延时光纤6的一端连接。所述延时光纤6的另外一端与传感器阵列7的第一个传感器连接。所述波长测量�？椴捎没贑CD技术的光谱测量�？椋蛘呋诒咴德瞬际醯牟ǔげ饬考�。所述脉冲信号发生器2为采用FPGA可编程器件实现的脉宽和周期可调的�？�。请参阅图2，本实用新型的基本工作原理如下脉冲信号发生器2产生一个频率可调的脉冲信号，当第一个脉冲施加到反射型半导体光放大器RSOAl时，反射型半导体光放大器RSOAl由于自激福射( ASE)发出一个宽带光脉冲沿传感器阵列方向传播，当宽带光脉冲遇到各传感器时，部分光功率被反射，各传感器反射的光脉冲信号的波长对应该传感器的波长，被反射的传感信号依次到达反射型半导体光放大器RS0A1，其中，光信号到达传感器SpS2、S3、……Sn的时间分别为I\、T2、T3、……Tn。当脉冲信号发生器2的周期与光脉冲信号在反射型半导体光放大器RSOAl和传感器S1之间往返相等时，即脉冲发生器周期T=2 \时，则被传感器S1反射的光信号到达反射型半导体光放大器RSOAl时，反射型半导体光放大器RSOAl处于导通状态，且传感信号λ i能进入反射型半导体光放大器RSOAl被放大和反射已再次向传感器阵列方向传播。此时反射型半导体光放大器RSOAl发出的光脉冲信号是由自激辐射(ASE)产生的宽带光脉冲和被放大的传感器信号A1叠加而成。重复以上过程，由于本实用新型光纤光栅传感装置采用能对输入光信号放大ISdB的反射型半导体光放大器RSOAl作为光源和光开关选通器件，传感信号λ i多次进入反射型半导体光放大器RSOAl被逐次放大至反射型半导体光放大器RSOAl的饱和输出，经过耦合器4部分传感信号进入光纤光栅波长解调模块，实现传感器波长的测量。传感器S1和S2之间用光纤连接，光脉冲在二者之间的传播时间为Tsi,反射信号λ P λ2的时间差为2TS1。为了将传感器信号λ” λ2分开，则脉冲信号的宽度满足TW〈2TS1。其它传感器反射的信号到达反射型半导体光放大器RSOAl时，由于脉冲信号周期与传感器往返时间不相等，此时反射型半导体光放大器RSOAl处于关闭状态，传感送出的光脉冲信号被吸收，所以实现了传感器SI的访问，进而可以得出光脉冲信号在传感器Sn、S12、S13、......Sln与反射型半导体光放大器RSOAl
之间往返时间分别为
权利要求1.一种光纤光栅传感装置，包括一脉冲信号发生器、一波长测量�？椤⒁环Q合器、若干光纤、一延时光纤及一传感阵列，其特征在于该光纤光栅传感装置进一步包括一反射型半导体光放大器RSOA，所述传感器阵列由多个中心波长相同的低反射率传感器串联而成，各传感器之间间距2-5米。
2.一种光纤光栅传感装置，包括一脉冲信号发生器、一波长测量模块、一稱合器、若干延时光纤及一传感阵列，其特征在于该光纤光栅传感装置进一步包括一反射型半导体光放大器RSOA及一阵列波导光栅AWG，该阵列波导光栅AWG连接在延时光纤与传感器阵列之间，该传感器阵列由m组传感器组并联在所述阵列波导光栅AWG而成，每组传感器内部均由η个中心波长相同的低反射率传感器串联而成。
3.根据权利要求2所述的光纤光栅传感装置，其特征在于所述各传感器组之间的中心波长不同。
4.一种光纤光栅传感装置，包括一脉冲信号发生器、一波长测量�？椤⒁环Q合器、若干光纤、若干延时光纤及一传感阵列，其特征在于该光纤光栅传感装置进一步包括一反射型半导体光放大器RS0A，所述传感器阵列由m组传感器组串联而成，每组传感器组之间用延时光纤连接，且每组传感器内部由η个中心波长不同的低反射率传感器串联而成。
5.根据权利要求1、2、4中任意一项所述的光纤光栅传感装置，其特征在于所述耦合器为输出端为10:90分光比的I禹合器。
6.根据权利要求1、2、4中任意一项所述的光纤光栅传感装置，其特征在于所述耦合器10%的分光端口与波长测量�？橄嗔�,分光比90%的端口与延时光纤环的一端连接。
7.根据权利要求1、2、4中任意一项所述的一种光纤光栅传感装置，其特征在于采用能对输入光脉冲信号放大18dB的反射型半导体光放大器RS0A。
8.根据权利要求1、2、4任意一项所述的一种光纤光栅传感装置，其特征在于波长测量�？椴捎没贑CD技术的光谱测量�？椋蛘呋诒咴德瞬际醯牟ǔげ饬考�。
9.根据权利要求1、2、4任意一项所述的一种光纤光栅传感装置，其特征在于脉冲信号发生器为采用FPGA可编程器件实现的脉宽和周期可调的�？椋龀遄钚】矶瓤纱�10纳秒。
10.根据权利要求1、2、4中任意一项所述的光纤光栅传感装置，其特征在于所述传感器的反射率为1%_5%。
专利摘要本实用新型提供一种大容量的光纤光栅传感装置，光纤光栅传感装置该包括一脉冲信号发生器、一波长测量�？�、一耦合器、若干光纤、一延时光纤及一传感阵列。且该光纤光栅传感装置进一步包括一反射型半导体光放大器RSOA，所述传感器阵列由多个中心波长相同的低反射率传感器串联而成，各传感器之间间距2-5米。本实用新型提供光纤光栅传感装置之一因结合时分复用与波分复用的混合复用技术，将传感器进行分组，以并联、串联相互搭配的方式访问传感器组，大大增加了系统对于传感器的复用容量。
文档编号G01D5/36GK202903210SQ20122051616
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者代勇波, 苗强 申请人:成都阜特科技股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
