本發(fā)明屬于激光設(shè)備檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的檢測(cè)波長(zhǎng)漂移量的方法主要是采用布拉格濾波器來進(jìn)行波長(zhǎng)解調(diào)，布拉格光柵具有反射特定波長(zhǎng)的性質(zhì)，當(dāng)一束寬光譜光經(jīng)過布拉格光柵時(shí)，滿足光纖光柵布拉格條件的波長(zhǎng)將產(chǎn)生反射，其余的波長(zhǎng)透過光纖光柵繼續(xù)傳輸。當(dāng)光柵外界的溫度或壓力改變時(shí)，光柵反射光的中心波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生漂移，然后通過檢測(cè)中心波長(zhǎng)的漂移量來確定外界的溫度或壓力等物理參數(shù)的變化量。

布拉格濾波器主要基于可調(diào)諧F-P濾波器的可掃描窄帶光源和F-P標(biāo)準(zhǔn)具的波長(zhǎng)校準(zhǔn)，內(nèi)部有一些參考光學(xué)元件，而且F-P標(biāo)準(zhǔn)具有一定的體積，所以外形較大，不適宜經(jīng)常移動(dòng)。另一方面，由于設(shè)備內(nèi)部包含了很多精密光學(xué)元件及光學(xué)結(jié)構(gòu)，所以價(jià)格昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)方法和裝置，該方法原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，且使用上述原理的設(shè)備可通過檢測(cè)激中心波長(zhǎng)的漂移量來確定物理參數(shù)的變化量，體積小、成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的可調(diào)諧激光波長(zhǎng)的檢測(cè)方法，包括如下步驟：

S1：激光器的發(fā)光端與光探測(cè)器連接，在待測(cè)物理參數(shù)恒定的狀態(tài)下向激光器輸入等間隔增大的驅(qū)動(dòng)電流，并記錄各驅(qū)動(dòng)電流下光探測(cè)器輸出的光電流值，做出驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線；

S2：保持待測(cè)物理參數(shù)恒定且與S1中的待測(cè)物理參數(shù)相同，等間隔增大所述驅(qū)動(dòng)電流，并記錄各驅(qū)動(dòng)電流下激光器的光譜并記錄激光器發(fā)光的中心波長(zhǎng)，做出驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線；

S3：根據(jù)S1中所得的驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線和S2中所得的驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線得出中心波長(zhǎng)-光電流曲線；

S4：用光探測(cè)器檢測(cè)光柵返回到光探測(cè)器的光強(qiáng)，并轉(zhuǎn)化為電流輸出，根據(jù)S1-S3得出第一狀態(tài)下的中心波長(zhǎng)-光電流曲線，得出第一光纖光柵的中心波長(zhǎng)；

S5：當(dāng)所述待測(cè)物理參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)S1-S3得出第二狀態(tài)下的中心波長(zhǎng)-光電流曲線，得出第二光纖光柵的中心波長(zhǎng)；

S6：對(duì)比所述第一光纖光柵的中心波長(zhǎng)和所述第二光纖光柵的中心波長(zhǎng)，即為待測(cè)物理參數(shù)變化光纖光柵中心波長(zhǎng)的漂移量，根據(jù)所述漂移量即可得出待測(cè)物理參數(shù)的變化量。

在S1中，向激光器通入驅(qū)動(dòng)電流，激光器發(fā)光，然后激光器所發(fā)出的光被激光探測(cè)器轉(zhuǎn)換成光電流，實(shí)現(xiàn)電-光-光-電的轉(zhuǎn)換，保持激光器在待測(cè)物理參數(shù)恒定的情況下，向激光器通入等間隔增大的電流，激光器的驅(qū)動(dòng)電流每改變一次，記錄光探測(cè)器輸出的光電流值并記錄，測(cè)試完畢后，通過驅(qū)動(dòng)電流與光電流的變化關(guān)系得出一條斜率大于0的直線，即驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線。然后在S2中，保持待測(cè)物理參數(shù)與S1中相同，向激光器通入等間隔增大的驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)電流每改變一次，測(cè)試一次激光器的光譜并記錄激光器發(fā)光的中心波長(zhǎng)，得到驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線。在S3中，通過在S1中所得到的驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線和在S2中所得到的驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線，得到第一中心波長(zhǎng)-光電流曲線，即得到中心波長(zhǎng)與光電流的關(guān)系。

以上S1-S3為光柵調(diào)節(jié)儀的調(diào)制方法，即通過激光器驅(qū)動(dòng)電流與光探測(cè)器輸出的光電流的關(guān)系和激光器驅(qū)動(dòng)電流與激光器中心波長(zhǎng)的關(guān)系得出中心波長(zhǎng)與光電流的關(guān)系。

將光纖光柵接入解調(diào)系統(tǒng)，然后用光探測(cè)器檢測(cè)光柵返回到光探測(cè)器的光強(qiáng)。當(dāng)外界環(huán)境因素穩(wěn)定時(shí)，光探測(cè)器檢測(cè)到返回的光強(qiáng)并轉(zhuǎn)化為電流輸出，得出第一狀態(tài)下的中心波長(zhǎng)-光電流曲線，此時(shí)從該曲線上可以得出，在激光器的波長(zhǎng)調(diào)制范圍內(nèi)，有一特定的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光電流非常大，說明光探測(cè)器接收到了光纖光柵返回的光，由于光柵只對(duì)特定波長(zhǎng)的光有反射作用，其他波長(zhǎng)則會(huì)透過光柵，所以曲線其他位置光強(qiáng)較弱，由此可得出第一光纖光柵的中心波長(zhǎng)。而當(dāng)待測(cè)物理參數(shù)發(fā)生變化后，根據(jù)與S1-S3獲得第二狀態(tài)下的光電流-中心波長(zhǎng)曲線，進(jìn)而得出第二光纖光柵的中心波長(zhǎng)。

最后，通過S4與S5的曲線圖變化的對(duì)比，可得出不同曲線對(duì)應(yīng)中心波長(zhǎng)的變化值，即為待測(cè)物理參數(shù)變化光纖光柵中心波長(zhǎng)的漂移量，進(jìn)而可根據(jù)該漂移量得出待測(cè)物理參數(shù)的變化量。

光纖光柵反射光的中心波長(zhǎng)取決于光柵的條紋間距，而條紋間距是由所施加的應(yīng)變或溫度等物理參數(shù)所決定的，當(dāng)外界物理參數(shù)變化時(shí)，光柵的條紋間距會(huì)發(fā)生變化，光纖光柵的中心波長(zhǎng)會(huì)移動(dòng)，我們可以通過檢測(cè)波長(zhǎng)的偏移量來確定物理參數(shù)的變化。上述方法原理簡(jiǎn)單、且容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程中無需使用F-P濾波器或F-P標(biāo)準(zhǔn)具等，體積小，且成本低。

優(yōu)選地，在步驟S4之前，還包括步驟S31：若激光器的調(diào)制范圍沒有覆蓋到光纖光柵的中心波長(zhǎng)，光探測(cè)器輸出的光電流近乎為零，調(diào)節(jié)激光器的調(diào)制范圍，使其覆蓋到光纖光柵的中心波長(zhǎng)。

優(yōu)選地，所述物理參數(shù)為溫度參數(shù)、應(yīng)變參數(shù)、壓力參數(shù)、位移參數(shù)、液位參數(shù)、加速度參數(shù)、氣體含量參數(shù)或彎曲參數(shù)。

優(yōu)選地，等間隔增大驅(qū)動(dòng)電流值為：以0.1mA的間隔從0mA增大至150mA。

另外，本發(fā)明所提供的可調(diào)諧激光波長(zhǎng)的檢測(cè)裝置，包括可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、驅(qū)動(dòng)電路板、光探測(cè)器、光纖環(huán)形器和光柵；所述光纖環(huán)形器的第一端口與可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的輸出端相連，第二端口與所述光柵相連，第三端口與所述激光探測(cè)器相連，所述驅(qū)動(dòng)電路板可根據(jù)上述可調(diào)諧激光波長(zhǎng)的檢測(cè)方法檢測(cè)待測(cè)物理參數(shù)的變化量。

該可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)裝置可僅由可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、驅(qū)動(dòng)電路板、光探測(cè)器和光纖環(huán)形器組成，其中驅(qū)動(dòng)電路板可根據(jù)上述可調(diào)諧激光波長(zhǎng)的檢測(cè)方法通過可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器探測(cè)器和光纖環(huán)形器對(duì)待測(cè)物理參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，該可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)裝置體積較小，便于移動(dòng)，使用方便，且該裝置成本較低。

優(yōu)選地，還包括復(fù)用器，所述光探測(cè)器的數(shù)量為兩個(gè)或多個(gè)，各所述光探測(cè)器串聯(lián)，且各所述光探測(cè)器的輸出端均與所述復(fù)用器連接。

優(yōu)選地，還包括外殼，所述可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、所述驅(qū)動(dòng)電路板和所述光纖環(huán)形器均位于所述外殼內(nèi)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)方法的流程框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)方法的詳細(xì)流程框圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的檢測(cè)溫度的驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的檢測(cè)溫度的驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的檢測(cè)溫度的中心波長(zhǎng)-光電流曲線；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例1的檢測(cè)溫度的第一狀態(tài)下的中心波長(zhǎng)-光電流曲線；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例1的檢測(cè)溫度的第二狀態(tài)下的中心波長(zhǎng)-光電流曲線；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例1的檢測(cè)溫度的光電流為零的中心波長(zhǎng)-光電流曲線。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例提供一種可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)方法，如圖1所示，包括如下步驟：

S1：激光器的發(fā)光端與光探測(cè)器連接，在溫度恒定的狀態(tài)下向激光器輸入等間隔增大的驅(qū)動(dòng)電流，并記錄各驅(qū)動(dòng)電流下光探測(cè)器輸出的光電流值，做出驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線。也就是說，向激光器通入驅(qū)動(dòng)電流，激光器發(fā)光，然后激光器所發(fā)出的光被激光探測(cè)器轉(zhuǎn)換成光電流，實(shí)現(xiàn)電-光-光-電的轉(zhuǎn)換，保持激光器在溫度恒定的情況下，向激光器通入等間隔增大的電流，激光器的驅(qū)動(dòng)電流每改變一次，記錄光探測(cè)器輸出的光電流值并記錄，測(cè)試完畢后，通過驅(qū)動(dòng)電流與光電流的變化關(guān)系得出一條斜率大于0的直線，即驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線，如圖3所示。

S2：保持溫度恒定且與S1中的溫度相同，等間隔增大驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)電流每改變一次，測(cè)試一次激光器的光譜并記錄激光器發(fā)光的中心波長(zhǎng)，得到驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線，如圖4所示。

S3：根據(jù)S1中所得的驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線和S2中所得的驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線得出中心波長(zhǎng)-光電流曲線，如圖5所示；即得到中心波長(zhǎng)與光電流的關(guān)系。

以上S1-S3為光柵調(diào)節(jié)儀的調(diào)制方法，即通過激光器驅(qū)動(dòng)電流與光探測(cè)器輸出的光電流的關(guān)系，和激光器驅(qū)動(dòng)電流與激光器中心波長(zhǎng)的關(guān)系得出中心波長(zhǎng)與光電流的關(guān)系。

S4：將光纖光柵接入解調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)外界環(huán)境因素穩(wěn)定時(shí)，用光探測(cè)器檢測(cè)光柵返回到光探測(cè)器的光強(qiáng)，并轉(zhuǎn)化為電流輸出，根據(jù)S1-S3做出第一狀態(tài)下的中心波長(zhǎng)-光電流曲線，如圖6所示，此時(shí)，從該曲線上可以得出，在激光器的波長(zhǎng)調(diào)制范圍內(nèi)，有一特定的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光電流非常大，說明光探測(cè)器接收到了光纖光柵返回的光，由于光柵只對(duì)特定波長(zhǎng)的光有反射作用，其他波長(zhǎng)則會(huì)透過光柵，所以曲線其他位置光強(qiáng)較弱，由此可得出第一光纖光柵的中心波長(zhǎng)。

S5：當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，可根據(jù)S1-S3得出第二狀態(tài)下的中心波長(zhǎng)-光電流曲線，進(jìn)而得到第二光纖光柵的中心波長(zhǎng)；

S6：最后，對(duì)比S4的第一光纖光柵的中心波長(zhǎng)和S5的第二光纖光柵的中心波長(zhǎng)，如圖7所示，可得出兩條曲線對(duì)應(yīng)的光纖光柵中心波長(zhǎng)的變化值，即為溫度變化光纖光柵中心波長(zhǎng)的漂移量，進(jìn)而可根據(jù)漂移量即可得出溫度的變化量。

光纖光柵反射光的中心波長(zhǎng)取決于光柵的條紋間距，而條紋間距是由溫度所決定的，當(dāng)外界溫度變化時(shí)，光柵的條紋間距會(huì)發(fā)生變化，光纖光柵的中心波長(zhǎng)會(huì)移動(dòng)，我們可以通過檢測(cè)波長(zhǎng)的偏移量來確定溫度的變化。上述方法原理簡(jiǎn)單、且容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程中無需使用F-P濾波器或F-P標(biāo)準(zhǔn)具等，體積小，且成本低。

在上述實(shí)施例中，在S3后，將光纖光柵接入解調(diào)系統(tǒng)，然后用光探測(cè)器檢測(cè)光柵返回到光探測(cè)器的光強(qiáng)。若激光器的調(diào)制范圍沒有覆蓋到光纖光柵的中心波長(zhǎng)，光探測(cè)器輸出的光電流近乎為零的情況，如圖8所示，此種原因是由于激光器的調(diào)制范圍并未覆蓋光纖光柵的中心波長(zhǎng)，因此，在本實(shí)施例中，在步驟S4之前，如圖2所示，還設(shè)有S31：若激光器的調(diào)制范圍沒有覆蓋到光纖光柵的中心波長(zhǎng)，光探測(cè)器輸出的光電流近乎為零，調(diào)節(jié)激光器的調(diào)制范圍，使其覆蓋到光纖光柵的中心波長(zhǎng)。

在上述實(shí)施例中，通過該可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)方法，可以測(cè)量溫度在第一狀態(tài)下和第二狀態(tài)下的變化量，當(dāng)然，此處溫度還可以是其他物理參數(shù)，也就是說，通過該調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)方法可檢測(cè)應(yīng)變、壓力、位移、液位、加速度、氣體含量或彎曲等物理參數(shù)。

在上述實(shí)施例中，在S1和S2中通過等間隔增大驅(qū)動(dòng)電流以獲得驅(qū)動(dòng)電流-光電流曲線和驅(qū)動(dòng)電流-中心波長(zhǎng)曲線，其中該等間隔增大電流可以選用以0.1mA的間隔從0mA增大至150mA，便于精確測(cè)出所要檢測(cè)的待檢測(cè)物理參數(shù)的變化。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種可調(diào)諧激光波長(zhǎng)的檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置包括可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、驅(qū)動(dòng)電路板、光探測(cè)器、光纖環(huán)形器和光柵；光纖環(huán)形器的第一端口與可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的輸出端相連，第二端口與光柵相連，第三端口與激光探測(cè)器相連，驅(qū)動(dòng)電路板可根據(jù)實(shí)施例1中的可調(diào)諧激光波長(zhǎng)的檢測(cè)方法檢測(cè)待測(cè)物理參數(shù)的變化量。

該可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)裝置可僅由可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、驅(qū)動(dòng)電路板、光探測(cè)器和光纖環(huán)形器組成，其中驅(qū)動(dòng)電路板可根據(jù)上述可調(diào)諧激光波長(zhǎng)的檢測(cè)方法通過可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器探測(cè)器和光纖環(huán)形器對(duì)待測(cè)物理參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，該可調(diào)諧激光波長(zhǎng)檢測(cè)裝置體積較小，便于移動(dòng)，使用方便，且該裝置成本較低。

在上述實(shí)施例中，還可以采用波分復(fù)用技術(shù)，因此，該檢測(cè)裝置還設(shè)有復(fù)用器，同時(shí)將光探測(cè)器的數(shù)量設(shè)為兩個(gè)或多個(gè)，各光探測(cè)器串聯(lián)，且各光探測(cè)器的輸出端均與復(fù)用器連接。可實(shí)現(xiàn)一根光纖上串聯(lián)過個(gè)激光探測(cè)器，通過對(duì)不同波長(zhǎng)光柵進(jìn)行特定封裝，在一根光纖上可實(shí)現(xiàn)溫度、應(yīng)變等多參數(shù)等物理參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量。

在上述實(shí)施例中，該檢測(cè)裝置還設(shè)有外殼，其中，可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器、驅(qū)動(dòng)電路板和光纖環(huán)形器均位于外殼內(nèi)，該外殼可保持該檢測(cè)裝置的內(nèi)部清潔，且為內(nèi)部各部件提供保護(hù)作用。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。