一種基于半導(dǎo)體激光器的光纖光柵解調(diào)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光電檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于半導(dǎo)體激光器的光纖光柵解調(diào)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖光柵傳感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)安全、國防軍工、基礎(chǔ)設(shè)施和工程建筑等諸多領(lǐng)域，主要監(jiān)測環(huán)境溫度、火災(zāi)、結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變、位移或加速度等等。與傳統(tǒng)電子類傳感器相比，光纖光柵傳感具有抗干擾能力強(qiáng)、長期使用穩(wěn)定可靠、量程大、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)光纖光柵制作工藝成熟、制作成本低廉、封裝技術(shù)成熟，使得該技術(shù)自誕生之日起便得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]同時(shí)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，光纖光柵傳感逐步由點(diǎn)式檢測逐漸向多點(diǎn)準(zhǔn)分布式甚至全分布式發(fā)展，這就對復(fù)用技術(shù)提出了新的要求。目前，光纖光柵復(fù)用技術(shù)主要分波分復(fù)用(WDM)、時(shí)分復(fù)用（TDM)、頻分復(fù)用(FDM)等類型。WDM技術(shù)由于受到光源帶寬的限制，單通道復(fù)用個數(shù)比較少，一般為二十到四十個。FDM技術(shù)雖然提高了復(fù)用率，但受到光程差的限制，實(shí)際使用中單通道的復(fù)用個數(shù)仍然有限，同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)長距離、分布式的測量。
[0004]從光纖光柵解調(diào)方法上看，當(dāng)前主要有如下幾種:一種是用寬帶光源作為光源，用衍射光柵和探測器陣列組成的光譜儀解調(diào)波長，這種方法的問題在于，擴(kuò)展通道只能外加光開關(guān)，系統(tǒng)成本較高，同時(shí)也只能作分時(shí)檢測。一種是用寬帶光源作為光源，可調(diào)諧濾波器作為檢波器件，這種方法的問題在于，寬帶光源的光譜密度較低，分光通道數(shù)受限，同時(shí)可調(diào)諧濾波器沒有固定的波長輸出關(guān)系，需要在系統(tǒng)中增加標(biāo)準(zhǔn)距進(jìn)行定標(biāo)，系統(tǒng)復(fù)雜程度增加、成本增加、解調(diào)算法復(fù)雜。另外一種是用可調(diào)諧濾波器作為選頻器件，半導(dǎo)體激光器作為栗浦，EDFA或SOA作為增益物質(zhì)，制作環(huán)形腔激光器，這種方法雖然增大了光譜密度，可分光到幾十個通道，但仍然需要標(biāo)準(zhǔn)距定標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)脈沖掃頻且具有結(jié)構(gòu)簡單的基于半導(dǎo)體激光器的光纖光柵解調(diào)裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供一種基于半導(dǎo)體激光器的光纖光柵解調(diào)裝置，光纖光柵解調(diào)裝置沿光路方向依次設(shè)置有半導(dǎo)體激光器、光波分復(fù)用器、光環(huán)行器和光電探測器，半導(dǎo)體激光器向光波分復(fù)用器輸出脈沖激光信號，光波分復(fù)用器向光環(huán)行器輸出經(jīng)波分復(fù)用后的脈沖激光信號，光環(huán)行器向光電探測器輸出反饋信號，其中，光纖光柵解調(diào)裝置還包括數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、處理器、溫度控制器、波長控制器和脈沖控制器，運(yùn)算放大器、接收光電探測器輸出的反饋電流信號并放大，處理器接收數(shù)模轉(zhuǎn)換單元輸出的反饋電壓信號，處理器根據(jù)反饋電壓信號計(jì)算每個通道每個光纖光柵的中心波長信號，溫度控制器接收處理器輸出的溫度控制信號，溫度控制器與半導(dǎo)體激光器電連接并控制半導(dǎo)體激光器在預(yù)設(shè)溫度下工作，波長控制器接收處理器輸出的波長控制信號，波長控制器與半導(dǎo)體激光器電連接并控制半導(dǎo)體激光器輸出預(yù)設(shè)波長的脈沖激光信號，脈沖控制器接收處理器輸出的脈沖控制信號，脈沖控制器與半導(dǎo)體激光器電連接并控制脈沖控制器輸出預(yù)設(shè)脈沖數(shù)量的沖激光信號。
[0007]更進(jìn)一步的方案是，波長控制信號包括多個波長信號，波長控制器還接收處理器輸出的波長切換信號，波長控制器控制半導(dǎo)體激光器根據(jù)另一波長信號輸出另一預(yù)設(shè)波長的脈沖激光信號。
[0008]由上述方案可見，通過處理器對溫度控制器、波長控制器和脈沖控制器進(jìn)行控制，繼而使得半導(dǎo)體激光器能夠輸出不同波長、不同數(shù)量的脈沖激光信號，隨后利用波分復(fù)用器、光環(huán)行器和光電探測器和數(shù)模轉(zhuǎn)換，能夠?qū)崿F(xiàn)對光纖光柵中心波長，尤其是多通道、長距離、密集分布的光纖光柵進(jìn)行精確、穩(wěn)定、快速的檢測，可以應(yīng)用于光纖光柵傳感器應(yīng)用的各種場合，采用脈沖激光輸出形式，可探測長距離、準(zhǔn)分布式、多通道的光纖光柵，使光纖光柵解調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)掃頻、脈沖輸出且光纖光柵解調(diào)裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、消耗的功耗低和成本低等特點(diǎn)。且通過輸出多種波長的脈沖激光繼而實(shí)現(xiàn)掃頻、脈沖輸出。
[0009]更進(jìn)一步的方案是，光纖光柵解調(diào)裝置還包括設(shè)置在光電探測器和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元之間的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器用于將反饋電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柌⑺鲭妷哼M(jìn)行放大。
[0010]更進(jìn)一步的方案是，運(yùn)算放大器接收處理器輸出的運(yùn)放控制信號，運(yùn)算放大器根據(jù)運(yùn)放控制信號對電壓信號進(jìn)行放大。
[0011 ]由上可見，通過運(yùn)算放大器可實(shí)現(xiàn)弱信號增益倍數(shù)大，強(qiáng)信號增益倍數(shù)小，使得本解調(diào)裝置的動態(tài)范圍更大。
[0012]更進(jìn)一步的方案是，光纖光柵解調(diào)裝置還包括顯示單元，顯示單元接收處理器輸出顯示信號。
[0013]更進(jìn)一步的方案是，光纖光柵解調(diào)裝置還包括接口單元，處理器通過接口單元接收或發(fā)送交互信號。
[0014]更進(jìn)一步的方案是，光纖光柵解調(diào)裝置還包括輸入單元，處理器通過接口單元接收輸入控制信號。
[0015]由上可見，通過顯示單元、接口單元和輸入單元的設(shè)置方便了用戶的使用，也有效提高光纖光柵解調(diào)裝置的操作控制便利性。
【附圖說明】
[0016]圖I是本實(shí)用新型光纖光柵解調(diào)裝置實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。
[0017]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照圖I，圖I是一種基于半導(dǎo)體激光器的光纖光柵解調(diào)裝置的系統(tǒng)框圖。光纖光柵解調(diào)裝置包括半導(dǎo)體激光器11、光波分復(fù)用器12、光環(huán)行器13、光電探測器14、運(yùn)算放大器15、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元16、處理器21、溫度控制器22、波長控制器23、脈沖控制器24、顯示單元25、接口單元26和輸入單元27。
[0019]半導(dǎo)體激光器11、光波分復(fù)用器12、光環(huán)行器13和光電探測器14沿光路方向依次設(shè)置，處理器21可采用FPGA信號處理器，溫度控制器22主要由型號為MAX8521的溫控芯片構(gòu)成，波長控制器主要由型號為MAX3737的驅(qū)動芯片構(gòu)成，脈沖控制器主要由型號為MX3737的驅(qū)動芯片構(gòu)成電路，半導(dǎo)體激光器11為SG-DBR結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器。
[0020]溫度控制器22接收處理器21輸出的溫度控制信號，溫度控制器22與半導(dǎo)體激光器11連接，溫度控制器22根據(jù)溫度控制信號控制半導(dǎo)體激光器11工作在預(yù)設(shè)溫度下，工作的預(yù)設(shè)溫度可通過處理器21進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。
[0021]波長控制器23接收處理器21輸出的波長控制信號和波長切換信號，波長控制信號包括多個波長信號，即多個不同波長的控制信號，波長控制器23與半導(dǎo)體激光器11電連接，波長控制器23根據(jù)不同的波長信號對半導(dǎo)體激光器11進(jìn)行控制，使得半導(dǎo)體激光器11輸出不同的