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基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法

阅读：920发布：2020-05-12

专利汇可以提供基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法，系统包括有宽带光源、隔离器、光耦合器、光开关、偏压发生器、电吸收调制器、数据采集系统和上位机，其中宽带光源、隔离器、光耦合器和光开关依次相连，偏压发生器、电吸收调制器、数据采集系统和上位机依次相连，光耦合器还与电吸收调制器相连接，上位机还分别与偏压发生器和光开关相连接，上位机控制偏压发生器与光开关的工作。方法为：步骤一、将宽带光源发出的光进入参考FBG；步骤二、将光信号转换为数字信号，传给上位机；步骤三、上位机进行数据处理并计算出传感通道的光栅波长与波峰位置。有益效果：解调速度高、成本低、结构简单、操作方便，人机交互性好。，下面是基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：包括有宽带光源、隔离器、光耦合器、光开关、偏压发生器、电吸收调制器、数据采集系统和上位机，其中宽带光源、隔离器、光耦合器和光开关依次相连，偏压发生器、电吸收调制器、数据采集系统和上位机依次相连，光耦合器还与电吸收调制器相连接，上位机还分别与偏压发生器和光开关相连接，上位机控制偏压发生器与光开关的工作。
2.根据权利要求1所述的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：
所述的光开关分别连接有一个参考FBG和一个传感FBG，光开关将传感FBG和参考FBG接入电路。
3.根据权利要求1所述的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：
所述的光耦合器选用理论分光比为50:50的光耦合器。
4.根据权利要求1所述的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：
所述的偏压发生器由上位机控制为电吸收调制器提供零到电吸收调制器额定电压的连续线性电压，电吸收调制器将光信号转换为电流信号，电吸收调制器为多重量子阱电吸收调制器，具有低驱动电压和高消光比的特性，偏压发生器为直流偏压发生器，输出的偏压幅值为0-100V。
5.根据权利要求1所述的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：
所述的数据采集系统包括一个信号转换电路以及一个高精度的模数A/D转换电路，数据采集系统将电流信号转换为放大电压信号，并通过模数A/D转换电路将电压信号转换为数字信号，传送给上位机。
6.一种基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调的寻峰方法，其特征在于：其方法如下所述：
步骤一、将宽带光源发出的光经隔离器、光耦合器，然后在光开关的控制下首先进入参考FBG；
步骤二、由参考FBG反射的光携带信息经光耦合器进入电吸收调制器，电吸收调制器由偏压发生器提供连续线性电压，将光信号转换为电流信号，数据采集系统将电流信号转换为放大的电压信号，并转换为数字信号，传给上位机；
步骤三、上位机进行数据处理，将电吸收调制器电流与电压关系的吸收光强曲线与参考FBG光谱做映射存储，传感FBG与参考FBG经同样的过程进行，通过偏移量和波长的对应关系计算出传感通道的光栅波长与波峰位置。

说明书全文

基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法，特别涉及一种基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法。

背景技术

[0002] 目前，光纤布拉格光栅(FBG)是一种能感测应变、温度、压力、磁场等多种物理参量的光无源器件，具有体积小、成本低、灵敏度高、防水、防电、防雷击、防腐蚀、可靠性强等特点，在传感领域已经得到了非常广泛的应用。光纤光栅传感器属于波长调制型光纤传感器，它是通过对光线内部写入的光栅反射或透射波长的光谱检测，实现对被测结构的应变和温度等量值的绝对测量。目前，对光纤光栅波长进行解调的方法主要有光谱仪检测法、匹配光栅法、边缘滤波法、可调谐Fabry-Perot滤波法、非平衡M-Z光纤干涉仪法、迈克尔逊干涉仪解调法、波长扫描光纤激光器解调法等。

[0003] 电吸收调制器(电吸收调制器)具有体积小、结构紧凑、高速、低惆啾、易于集成、强非线性吸收特性等优点,作为现代通信技术的关键器件之一,电吸收调制器的应用领域逐步扩大,不仅可以与半导体激光器集成形成高速稳定的光源模块,在高速波分复用(WDM)技术及光时分复用(OTDM)也得到了广泛的应用,基于电吸收调制器波长转换及时钟提取、信号再生等技术也已实现。因此,电吸收调制器的应用与发展己取得了令人瞩目的成果,并成为现代光通信技术及光网络技术研究的热点。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为了实现低成本、高精度的解调而提供的一种基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法。

[0005] 本发明提供的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统包括有宽带光源、隔离器、光耦合器、光开关、偏压发生器、电吸收调制器、数据采集系统和上位机，其中宽带光源、隔离器、光耦合器和光开关依次相连，偏压发生器、电吸收调制器、数据采集系统和上位机依次相连，光耦合器还与电吸收调制器相连接，上位机还分别与偏压发生器和光开关相连接，上位机控制偏压发生器与光开关的工作。

[0006] 光开关分别连接有一个参考FBG和一个传感FBG，光开关将传感FBG和参考FBG接入电路。

[0007] 光耦合器选用理论分光比为50:50的光耦合器。

[0008] 偏压发生器由上位机控制为电吸收调制器提供零到电吸收调制器额定电压的连续线性电压，电吸收调制器将光信号转换为电流信号，电吸收调制器为多重量子阱电吸收调制器，具有低驱动电压和高消光比的特性，偏压发生器为直流偏压发生器，输出的偏压幅值为0-100V。

[0009] 数据采集系统包括一个信号转换电路以及一个高精度的模数A/D转换电路，数据采集系统将电流信号转换为放大电压信号，并通过模数A/D转换电路将电压信号转换为数字信号，传送给上位机。

[0010] 宽带光源、隔离器、光耦合器、光开关、偏压发生器、电吸收调制器、数据采集系统和上位机均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进一步进行赘述。

[0011] 本发明提供的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调的寻峰方法，其方法如下所述：

[0012] 步骤一、将宽带光源发出的光经隔离器、光耦合器，然后在光开关的控制下首先进入参考FBG；

[0013] 步骤二、由参考FBG反射的光携带信息经光耦合器进入电吸收调制器，电吸收调制器由偏压发生器提供连续线性电压，将光信号转换为电流信号，数据采集系统将电流信号转换为放大的电压信号，并转换为数字信号，传给上位机；

[0014] 步骤三、上位机进行数据处理，将电吸收调制器电流与电压关系的吸收光强曲线与参考FBG光谱做映射存储，传感FBG与参考FBG经同样的过程进行，通过偏移量和波长的对应关系计算出传感通道的光栅波长与波峰位置。

[0015] 本发明的有益效果：

[0016] 本发明提供的一种基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统及寻峰方法，解调速度高、成本低、结构简单、操作方便，人机交互性好。可存储多组解调数据，并查询历史数据。且可进行模块拓展，同时接入多支传感器监测并进行统一控制。附图说明

[0017] 图1为本发明的结构原理示意图。

[0018] 图2为不同偏置电压下光吸收谱测试结果示意图。

[0019] 图3为吸收光强曲线和光电流与波长曲线对应关系示意图。

[0020] 1、宽带光源 2、隔离器 3、光耦合器 4、光开关 5、偏压发生器

[0021] 6、电吸收调制器 7、数据采集系统 8、上位机 9、参考FBG

[0022] 10、传感FBG。

具体实施方式

[0023] 请参阅图1、图2和图3所示：

[0024] 本发明提供的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调系统包括有宽带光源1、隔离器2、光耦合器3、光开关4、偏压发生器5、电吸收调制器6、数据采集系统7和上位机8，其中宽带光源1、隔离器2、光耦合器3和光开关4依次相连，偏压发生器5、电吸收调制器6、数据采集系统7和上位机8依次相连，光耦合器3还与电吸收调制器6相连接，上位机8还分别与偏压发生器5和光开关4相连接，上位机8控制偏压发生器5与光开关4的工作。

[0025] 光开关4分别连接有一个参考FBG 9和一个传感FBG 10，光开关4将传感FBG 10和参考FBG 9接入电路。

[0026] 光耦合器3选用理论分光比为50:50的光耦合器。

[0027] 偏压发生器5由上位机8控制为电吸收调制器6提供零到电吸收调制器6额定电压的连续线性电压，电吸收调制器6将光信号转换为电流信号，电吸收调制器6为多重量子阱电吸收调制器，具有低驱动电压和高消光比的特性，偏压发生器5为直流偏压发生器，输出的偏压幅值为0-100V。

[0028] 数据采集系统7包括一个信号转换电路以及一个高精度的模数A/D转换电路，数据采集系统7将电流信号转换为放大电压信号，并通过模数A/D转换电路将电压信号转换为数字信号，传送给上位机8。

[0029] 宽带光源1、隔离器2、光耦合器3、光开关4、偏压发生器5、电吸收调制器6、数据采集系统7和上位机8均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进一步进行赘述。

[0030] 本发明提供的基于电吸收调制器的光纤布拉格光栅解调的寻峰方法，其方法如下所述：

[0031] 步骤一、将宽带光源1发出的光经隔离器2、光耦合器3，然后在光开关4的控制下首先进入参考FBG 9；

[0032] 步骤二、由参考FBG 9反射的光携带信息经光耦合器3进入电吸收调制器6，电吸收调制器6由偏压发生器5提供连续线性电压，将光信号转换为电流信号，数据采集系统7将电流信号转换为放大的电压信号，并转换为数字信号，传给上位机8；

[0033] 步骤三、上位机8进行数据处理，将电吸收调制器6电流与电压关系的吸收光强曲线与参考FBG 9光谱做映射存储，传感FBG 10与参考FBG 9经同样的过程进行，通过偏移量和波长的对应关系计算出传感通道的光栅波长与波峰位置。

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