專利名稱：一種光纖復(fù)合腔激光器反饋效應(yīng)傳感器及其專用解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感器領(lǐng)域，具體為一種光纖復(fù)合腔激光器反饋效應(yīng)傳感器及其 專用解調(diào)方法。
背景技術(shù)：
分布反饋式/分布布拉格反射式(DFB/DBR)光纖激光器傳感器由于其具有高性能 和體積小等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注，廣泛的應(yīng)用于振動(dòng)、溫度、聲音傳感。這些傳感器的解調(diào)方法 主要通過張治國(guó)、張民、葉培大于2006年8月在《中國(guó)激光》第八期上發(fā)表《基于線型腔拉 曼光纖激光器的長(zhǎng)距離光纖布拉格光柵傳感》提出的光譜分析儀、劉仁柱、甄勝來(lái)、曹志剛、 俞本立于2007在全國(guó)第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表的《光纖環(huán) 形腔激光器型微振動(dòng)傳感器》提出的分析相位載波(PGC)方法或者通過蘭玉文、劉波、羅建 花于2009年3月在《光學(xué)學(xué)報(bào)》發(fā)表的《基于分布布拉格反射光纖激光器的壓力傳感器》闡 述的觀察激光器的拍頻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。DFB/DBR光纖激光器傳感器有兩種傳感原理，一種是光纖激光器只作為窄帶光源， 干涉儀的一臂為傳感頭，這種傳感器由于性能優(yōu)良、使用壽命長(zhǎng)而被廣泛應(yīng)用，但是解調(diào)方 法如PGC方法比較復(fù)雜；另一種是激光器本身直接作為傳感頭，用PGC或測(cè)量拍頻的方法解 調(diào)，而這種方法對(duì)傳感頭的封裝依賴較高，目前的封裝技術(shù)還不能達(dá)到要求。專利“基于超 短腔光纖加速度傳感器”(中國(guó)專利號(hào)CN101261281A，
公開日2008/09/10)公開了一種基 于超短腔光纖激光器的光纖加速度傳感器。該傳感器將激光器粘在懸臂梁表面，通過懸臂 梁應(yīng)力的改變使光纖激光器的光柵布拉格反射波長(zhǎng)發(fā)生改變，其解調(diào)成本昂貴，不利于大 規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種用于振動(dòng)、聲音、壓力等信號(hào)傳感的探測(cè)用光纖復(fù)合腔激 光器反饋效應(yīng)傳感器。本發(fā)明的目的還在于提出一種光纖復(fù)合腔激光器反饋效應(yīng)傳感器專 用的解調(diào)方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的980nm的泵浦光源連接波分復(fù)用器的一端，波分復(fù)用器的公共端與復(fù)合腔光纖激 光器的一端連接形成復(fù)合腔激光器整體部分，復(fù)合腔光纖激光器另一端接單模光纖，單模 光纖末端纏繞在硅橡膠柱體上構(gòu)成傳感探頭，波分復(fù)用器第三端連接隔離器的一端，隔離 器另一端連接由計(jì)算機(jī)控制的光電探測(cè)器。硅橡膠柱體直徑范圍為3cm-6cm。傳感探頭采用反饋效應(yīng)的方法進(jìn)行解調(diào)，具體步驟如下(1)信號(hào)作用于傳感探頭，單模光纖中反饋的光隨著信號(hào)進(jìn)行變化。(2)信號(hào)采集系統(tǒng)采集時(shí)域信號(hào)。(3)對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。(4)頻域信號(hào)的頻值和強(qiáng)度隨待測(cè)信號(hào)的頻值和強(qiáng)度的波動(dòng)生變化進(jìn)行解調(diào)。
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本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明用光彈效應(yīng)的弱反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)解調(diào)，解調(diào)方法簡(jiǎn) 單易行；傳感探頭由單模光纖與硅膠柱體構(gòu)成，制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉；傳感探頭與激光器和 探測(cè)部分由長(zhǎng)度可調(diào)的單模光纖連接可以根據(jù)實(shí)際需要分開放置，較易控制。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理圖；圖2為復(fù)合腔光纖激光器放大圖；圖3為系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)域圖；圖4為系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)頻域圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明980nm泵浦光源3輸出的980nm泵浦光進(jìn)入波分復(fù)用器WDM4的980nm端，WDM的公 共端與復(fù)合腔光纖激光器CCFL5相連，將CCFL進(jìn)行封裝防止外界信號(hào)對(duì)整個(gè)傳感系統(tǒng)的影 響，CCFL另一端與實(shí)際需要長(zhǎng)度的單模光纖焊接在一起，單模光纖尾端纏繞在硅膠柱體上 作為傳感頭8，硅膠柱體的尺寸隨外界應(yīng)變變化，直徑取使纏繞在其表面的光纖環(huán)的損耗可 以忽略時(shí)的值，本實(shí)施例中取直徑為3cm，CCFL與傳感頭間的一段單模光纖進(jìn)行封裝，避免 外界信號(hào)對(duì)其干擾，光纖中返回的1550nm的光經(jīng)過WDM的1550nm端進(jìn)入光隔離器6，由光 電探測(cè)器7探測(cè)，探測(cè)到的信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)外界變化作用于傳感頭時(shí)，光纖中 的反饋由于光彈效應(yīng)而發(fā)生變化，CCFL輸出1550nm的光強(qiáng)發(fā)生改變，由光電探測(cè)器PD探測(cè) 傳感信號(hào)。信號(hào)作用于傳感頭上，單模光纖中反饋回去的光會(huì)隨著信號(hào)的變化而有對(duì)應(yīng)的 變化，采用信號(hào)采集系統(tǒng)采集時(shí)域信號(hào)如圖3所示，時(shí)域信號(hào)是信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的，對(duì) 時(shí)域信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到頻域信號(hào)如圖4所示，在所加信號(hào)頻率值處，得到一個(gè) 高出本底噪聲的峰值，隨著所加信號(hào)的變化，峰值的大小和對(duì)應(yīng)的頻率會(huì)和所加信號(hào)一一 對(duì)應(yīng)，從而達(dá)到解調(diào)信號(hào)的目的，實(shí)現(xiàn)復(fù)合腔激光器振動(dòng)傳感器的解調(diào)。
權(quán)利要求
一種光纖復(fù)合腔激光器反饋效應(yīng)傳感器，其特征在于980nm的泵浦光源連接波分復(fù)用器的第一端，波分復(fù)用器的第二端與復(fù)合腔光纖激光器的一端連接形成復(fù)合腔激光器整體部分，復(fù)合腔光纖激光器另一端接單模光纖，單模光纖末端纏繞在硅橡膠柱體上構(gòu)成傳感探頭，波分復(fù)用器第三端連接隔離器的一端，隔離器另一端連接由計(jì)算機(jī)控制的光電探測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖復(fù)合腔激光器反饋效應(yīng)傳感器，其特征在于所述 的硅橡膠柱體直徑范圍為3cm-6cm。
3.一種光纖復(fù)合腔激光器反饋效應(yīng)傳感器解調(diào)方法，其特征是傳感探頭采用反饋效 應(yīng)的方法進(jìn)行解調(diào)，具體步驟如下(1)待測(cè)信號(hào)作用于傳感探頭，單模光纖中反饋的光隨著信號(hào)進(jìn)行變化；(2)待測(cè)信號(hào)采集系統(tǒng)采集時(shí)域信號(hào)；(3)對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)；(4)頻域信號(hào)的頻值和強(qiáng)度隨待測(cè)信號(hào)的頻值和強(qiáng)度的波動(dòng)生變化進(jìn)行解調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖傳感器領(lǐng)域，具體為一種光纖復(fù)合腔激光器反饋效應(yīng)傳感器及其專用解調(diào)方法。本發(fā)明包括980nm的泵浦光源連接波分復(fù)用器的一端，波分復(fù)用器的公共端與復(fù)合腔光纖激光器的一端連接形成復(fù)合腔激光器整體部分，復(fù)合腔光纖激光器另一端接單模光纖，單模光纖末端纏繞在硅橡膠柱體上構(gòu)成傳感探頭，波分復(fù)用器第三端連接隔離器的一端，隔離器另一端連接由計(jì)算機(jī)控制的光電探測(cè)器。硅橡膠柱體直徑范圍為3cm-6cm。傳感探頭采用反饋效應(yīng)的方法進(jìn)行解調(diào)。本發(fā)明具有解調(diào)方法簡(jiǎn)單易行、制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)靈活、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01D5/353GK101893455SQ20101022213
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者孫偉民, 張建中, 李興亮, 李琪, 柴全, 葛玉斌, 郝倩倩 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)