專利名稱：波長可調(diào)諧光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)諧光源，特別是一種用于光纖光柵傳感系統(tǒng)的波長可調(diào)諧光源， 由控制電路掃描驅(qū)動輸出不同波長的光，波長調(diào)諧范圍為1527nm—1567nm。
背景技術(shù)：
光纖光柵傳感技術(shù)是一種新型的傳感技術(shù)，因其具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、靈敏 度高、分辨力高、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且具有在同一根光纖上利用復(fù)用技術(shù)實(shí) 現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)用、多參量分布式區(qū)分測量的獨(dú)特優(yōu)勢，故此它已成為當(dāng)前傳感技術(shù)的研 究熱點(diǎn)，在土木工程、大型設(shè)備健康態(tài)監(jiān)測等工程應(yīng)用上有廣闊前景。
一種光纖光柵傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是，在同一根光纖中接入多個(gè)本征波長不一的光 纖光柵傳感器，其本征波長隨外部環(huán)境待測的物理參數(shù)發(fā)生變化。將寬帶熒光源注 入高精度FP干涉儀(發(fā)布里一帕羅干涉儀)，控制電路產(chǎn)生掃描驅(qū)動電壓驅(qū)動該FP 干涉儀，使其輸出的熒光的波長在整個(gè)傳感波段連續(xù)線性變化。將該輸出熒光耦合 進(jìn)入光纖傳播，當(dāng)熒光通過光纖光柵傳感器時(shí)，只有等于光纖光柵本征波長的光會 被反射回來。實(shí)時(shí)檢測反射回來的光功率時(shí)域信號并與掃描驅(qū)動電壓信號做對比， 即可解調(diào)出光纖光柵傳感器的本征波長變化信息，進(jìn)而得知待測的物理參數(shù)的變化。
在該系統(tǒng)中，波長可變熒光源的作用至關(guān)重要，其波長變化精度對整個(gè)傳感系 統(tǒng)的測量精度起決定性作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為光纖光柵傳感提供一種波長可調(diào)諧光源，該光源應(yīng)具有波長 輸出易調(diào)整和高精度的特點(diǎn)。
本發(fā)明的基本思想是將寬帶熒光注入高精度FP干涉儀，通過精確改變FP干涉 儀的腔長來實(shí)現(xiàn)輸出熒光波長的變化。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種波長可調(diào)諧光源，其特點(diǎn)是它由寬帶熒光源、耦合光纖、高精度FP干涉儀、 掃描電路、功率放大電路、半導(dǎo)體制冷片、溫控電路、熱敏電阻和輸出光纖組成，
其連接關(guān)系如下寬帶熒光源經(jīng)過耦合光纖接高精度FP干涉儀，掃描電路連接功率
放大電路，功率放大電路將掃描驅(qū)動電壓施加在所述的高精度FP干涉儀上，所述的熱敏電阻緊貼該高精度FP干涉儀，該熱敏電阻連接溫控電路輸入端，該溫控電路的 輸出端連接半導(dǎo)體制冷片，該半導(dǎo)體制冷片緊貼在所述的高精度FP干涉儀的下表 面，該高精度FP干涉儀經(jīng)輸出光纖穩(wěn)定地輸出高精度波長的光波。所述的寬帶熒光源是高平坦度頻譜的慘鉺熒光源。所述的掃描電路是高精度、低失真鋸齒波發(fā)生電路。所述的功率放大電路是高速高壓運(yùn)算放大器。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、 采用基于MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)的高精度FP干涉儀作為波長選擇器件， 穩(wěn)定度高，體積小，易于集成。2、 采用掃描驅(qū)動電路精確改變FP干涉儀腔長以改變輸出熒光的波長，輸出波 長控制方便，方便與后端數(shù)據(jù)采集處理電路整合及解調(diào)。3、 本發(fā)明具有電控制光波長方便、波長分辨率高、調(diào)諧頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明用于光纖光柵傳感的波長可調(diào)諧光源整體結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 先請參閱圖1，圖1為本發(fā)明用于光纖光柵傳感的波長可調(diào)諧光源整體結(jié)構(gòu)示 意圖，由圖可見，本發(fā)明波長可調(diào)諧光源，它由寬帶熒光源l、耦合光纖2、高精度 FP干涉儀3、掃描電路4、功率放大電路6、半導(dǎo)體制冷片8、溫控電路IO、熱敏電 阻12和輸出光纖13組成，其連接關(guān)系如下寬帶熒光源1輸出的寬帶熒光經(jīng)過耦 合光纖2注入所述的高精度FP干涉儀3，掃描電路4通過傳輸線5連接功率放大電 路6，該功率放大電路6通過傳輸線7將掃描驅(qū)動電壓施加在所述的高精度FP干涉 儀3上，所述的熱敏電阻12緊貼高精度FP干涉儀3，該熱敏電阻12通過傳輸線11 經(jīng)連接溫控電路10輸入端，該溫控電路10的輸出端通過傳輸線9連接半導(dǎo)體制冷 片8，該半導(dǎo)體制冷片8緊貼在所述的高精度FP干涉儀3的下表面，該高精度FP 干涉儀3經(jīng)輸出光纖13輸出光波。 本發(fā)明的工作過程寬帶熒光源1輸出的寬帶熒光經(jīng)耦合光纖2輸入高精度FP干涉儀3，改變掃描 電路4的輸出電壓，可改變功率放大電路6的輸出電壓，即改變施加在高精度FP干 涉儀3上的電壓，該電壓在0~130V幅度范圍內(nèi)變化，由FP干涉儀3的特性可知，F(xiàn)P干涉儀3輸出的光波長對應(yīng)在1527nm-1567nm之間變化。FP干涉儀3經(jīng)輸出光 纖13輸出波長變化的熒光。掃描電路4采用555定時(shí)器構(gòu)成高精度、低失真鋸齒波 發(fā)生電路，使輸出電壓幅度0-5V，頻率lKHz—lOKHz范圍內(nèi)可調(diào)。功率放大電路 6把掃描電路4的輸出電壓放大至0-130V，此處采用高速高壓運(yùn)算放大器PA84，保 證波形良好的線性度，提高負(fù)載能力。為使輸出光波長精確，設(shè)計(jì)了溫控電路IO， 溫控電路10內(nèi)部由高精度集成運(yùn)算放大器構(gòu)成硬件PID電路和半導(dǎo)體制冷片的驅(qū)動 器組成。該溫控電路10并通過半導(dǎo)體制冷片8和熱敏電阻12相結(jié)合的方式來穩(wěn)定 FP干涉儀3的工作溫度。熱敏電阻12將FP干涉儀3的溫度反饋給溫控電路10， 溫控電路10經(jīng)過內(nèi)部PID運(yùn)算，將結(jié)果反饋給內(nèi)部的半導(dǎo)體制冷片的驅(qū)動器，再由 半導(dǎo)體制冷片的驅(qū)動器輸出相應(yīng)的驅(qū)動量給半導(dǎo)體制冷片8使其制冷或加熱，以控 制FP干涉儀3的工作溫度穩(wěn)定。半導(dǎo)體制冷片8和熱敏電阻12均需要緊貼FP干 涉儀3，從而減小溫控誤差。熱敏電阻12采用10&^@25"的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，整個(gè)溫控系統(tǒng)最終達(dá)到溫控精度為o.rc。寬帶熒光源1采用頻譜高平坦度摻餌熒光源，其工作波長為1520nm-1570nm。 FP干涉儀3為基于MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù) 的器件。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明最終實(shí)現(xiàn)的光源性能為輸出光波長1527nm 1567nm可調(diào)， 最高調(diào)諧頻率為lOKHz，波長調(diào)諧精度為3pm (10"2m)。
權(quán)利要求
1、一種用于光纖光柵傳感的波長可調(diào)諧光源，其特征在于它由寬帶熒光源(1)、耦合光纖(2)、高精度FP干涉儀(3)、掃描電路(4)、功率放大電路(6)、半導(dǎo)體制冷片(8)、溫控電路(10)、熱敏電阻(12)和輸出光纖(13)組成，其連接關(guān)系如下寬帶熒光源(1)輸出的寬帶熒光經(jīng)過耦合光纖(2)注入所述的高精度FP干涉儀(3)，掃描電路(4)連接功率放大電路(6)，該功率放大電路(6)將掃描驅(qū)動電壓施加在所述的高精度FP干涉儀(3)上，所述的熱敏電阻(12)緊貼高精度FP干涉儀(3)，該熱敏電阻(12)經(jīng)連接溫控電路(10)輸入端，該溫控電路(10)的輸出端連接半導(dǎo)體制冷片(8)，該半導(dǎo)體制冷片(8)緊貼在所述的高精度FP干涉儀(3)的下表面，該高精度FP干涉儀(3)經(jīng)輸出光纖(13)輸出光波。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長可調(diào)諧光源，其特征在于所述的寬帶熒光源(1) 是高平坦度頻譜的摻鉺熒光源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長可調(diào)諧光源，其特征在于所述的掃描電路(4) 是高精度、低失真鋸齒波發(fā)生電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長可調(diào)諧光源，其特征在于所述的功率放大電路(6) 是高速高壓運(yùn)算放大器。
全文摘要
一種用于光纖光柵傳感的波長可調(diào)諧光源，它由寬帶熒光源、耦合光纖、高精度FP干涉儀、掃描電路、功率放大電路、半導(dǎo)體制冷片、溫控電路、熱敏電阻和輸出光纖組成，其連接關(guān)系如下寬帶熒光源經(jīng)過耦合光纖接高精度FP干涉儀，掃描電路連接功率放大電路，功率放大電路將掃描驅(qū)動電壓施加在所述的高精度FP干涉儀上，所述的熱敏電阻緊貼該高精度FP干涉儀，該熱敏電阻連接溫控電路輸入端，該溫控電路的輸出端連接半導(dǎo)體制冷片，該半導(dǎo)體制冷片緊貼在所述的高精度FP干涉儀的下表面，該高精度FP干涉儀經(jīng)輸出光纖穩(wěn)定地輸出高精度波長的光波。本發(fā)明具有電控制光波長方便、波長分辨率高、調(diào)諧頻率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01D11/00GK101221053SQ200810032940
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者安 孫, 常麗萍, 朱小龍, 李國揚(yáng), 林尊琪, 利 王, 柏 陳, 陳嘉琳, 悅 韓 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所