基于多通道DWDM技术的新型波长解调器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多通道DWDM技术的新型波长解调器，包括压力校验台、光纤光栅弹簧管压力传感器、八通道DWDM、光电探测与显示系统、数据处理系统、反射光纤光栅、光纤光谱分析仪(OSA)和宽带光源。本发明专利技术以8通道50G密集型波分复用器作为光纤光栅压力传感器中的解调工具，依据各个通道的中心波长作为波长的标定基准，利用从各通道中获得的光功率输出值获得光纤光栅反射光谱分布曲线的包络，并以高斯多项式拟合法作为光纤光栅波长寻峰算法，最终获得光纤光栅反射光谱的中心波长的准确位置，从而实现结构简洁、成本低廉、全光纤的波长解调系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及波长调节器领域，具体涉及一种基于多通道DWDM技术的新型波长解调器。
技术介绍
压力仪表在工业生产中具有重要作用和地位。在研究各类压力测量仪表中光纤光栅压力传感器的研制与开发对于石油、石化等对安全防爆等级要求高的行业具有特殊的作用和价值。多年来围绕光纤光栅压力传感器的研制与开发中一项核心技术就是选择与这种传感器相适应的解调方式。围绕解调方式，国内外专家先后提出了可调法布里-珀罗(F-P)滤波器法、可调谐激光器波长扫描法、非平衡马赫-曾德尔干涉仪解调法、压电陶瓷(PZT)匹配光纤光栅滤波法等多种波长解调方法。这些解调方案有不同的优缺点，但整体来讲系统成本高、技术复杂是共性的问题，这在一定程度上制约了光纤光栅类仪表的发展。近年来作为结构简单、低成本解调方法的边缘解调被广泛加以采用，重庆大学饶云江、中科院半导体所田珂珂、浙江大学乔文、哈尔滨理工大学张剑、承德石油高等专科学校的杨洋等先后提出利用长周期光纤光栅、带通滤波器、波分复用器(WDM)作为解调器，并进行了一些尝试，这类解调方式具有操作简单和价格低廉等优点，但波分复用器解调从本质上是一种强度解调，与真正意义上的波长解调相比，这种强度解调受外界环境及光源等测试系统影响较大，相对于波长解调方式，测量精度较低，其研究成果大多只能停留在实验室内，很难实现产品的工业化生产。长期以来在实现波长解调同时实现低成本的解调方式成为对于科技工作者来说是一件具有挑战性的研究内容。光纤光栅压力传感器中波长解调的最核心内容就是通过一定的方式获得光纤光栅反射光谱的中心波长。实验显示，作为光纤光栅反射窄带光谱本身也有一定的谱宽度，当它对应密集波分复用器DWDM时，当窄带光谱的中心波长移动到DWDM某一个信道端口时，在这个信道端口上可以得到最大的光功率输出，因此DWDM对光纤光栅反射的窄带光谱的中心波长首先具有波长选择性探测器的作用；但当两个相邻信道的波长间隔较小时，就会出现当某一信道出现主极大强度时，作为其相邻信道端口会出现次极大和再次极大强度，而那些远离的信道端口也会有一定的强度输出。因此借助DWDM，还可以得到各个信道中所出现的强度分布的作用。伴随着压力的改变，FBG反射光谱中心波长会产生移动，DWDM的各个信道强度分布会随着发生改变，此时所形成的新的包络中心应该与反射窄带光谱的中心是一致的。因此如果借助DWDM来获得8个信道中出现的反射光谱的强度分布，并能通过一定的方式来找到强度分布曲线的峰值位置就实现了反射光谱中心波长精确测量的目的。显然要实现上述目的，一是波分复用器要信道间隔要尽量小，二是光纤光栅反射光谱宽度不能太窄。因此选择合理的DWDM参数及光纤光栅参数就成为实现波长解调的关键因素。
技术实现思路
本专利技术提供了一种结构简洁、成本低廉、全光纤的基于多通道DWDM技术的新型波长解调器，并提供了一种新型波长解调方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：基于多通道DWDM技术的新型波长解调器，包括压力校验台、光纤光栅弹簧管压力传感器、八通道DWDM、光电探测与显示系统、数据处理系统、反射光纤光栅、光纤光谱分析仪(OSA)和宽带光源，反射光纤光栅安装在光纤光栅弹簧管压力传感器内，并构成光纤光栅弹簧管压力传感器，光纤光栅弹簧管压力传感器安装在压力校验台上方，压力校验台上还安装有一标准压力表，标准压力表与光纤光栅弹簧管压力测试系统的内部相连通，因此可以根据实验需要得到加在光纤光栅压力传感器上的压力，当压力较验台上的标准压力表中的压力从0开始，每次增加0.3MPa，直至6MPa时，反射光纤光栅通过耦合器与宽带光源、八通道DWDM相连，光纤光谱分析仪(OSA)用来监测从反射光纤光栅返回且进入八通道DWDM之前的光信号的波长移动情况，八通道DWDM的8个端口与光电探测与显示系统相连，数据处理系统接收光电探测与显示系统的检测信息进行数据分析，并通过高斯多项式拟合法作为光纤光栅波长寻峰算法获得光纤光栅反射中心波长和所对应的压力值。其中，八通道DWDM的8个端口的中心波长分别为1552.6nm，1552.2nm，1551.8nm，1551.3nm，1550.96nm，1550.51nm，1550.11nm，1549.75nm。其中，宽度光源采用功率为100mw的ASE宽带光源。其中，反射光纤光栅的反射谱半宽度Bw＝0.52nm，压力从0到6MPa时所对应的光纤光栅反射光谱中心波长从1552.37nm移动到1550.69nm。本专利技术具有以下有益效果：以8通道50G密集型波分复用器作为光纤光栅压力传感器中的解调工具，依据各个通道的中心波长作为波长的标定基准，利用从各通道中获得的光功率输出值获得光纤光栅反射光谱分布曲线的包络，并以高斯多项式拟合法作为光纤光栅波长寻峰算法，最终获得光纤光栅反射光谱的中心波长的准确位置，从而实现结构简洁、成本低廉、全光纤的波长解调系统。附图说明图1为本专利技术实施例基于多通道DWDM技术的新型波长解调器的结构框图。图2为本专利技术实施例中压力在5.7MPa所对应的拟合曲线。图3为本专利技术实施例中压力2.7MPa所对应的拟合曲线。图4为本专利技术实施例中压力在1.5MPa所对应的拟合曲线。图5为本专利技术实施例中压力2.5MPa所对应的拟合曲线。图6为本专利技术实施例中传感器1的压力与波长变化关系曲线。图7为本专利技术实施例中传感器2的压力与波长变化关系曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，本专利技术实施例提供了基于多通道DWDM技术的新型波长解调器，包括压力校验台、光纤光栅弹簧管压力传感器、八通道DWDM、光电探测与显示系统、数据处理系统、反射光纤光栅、光纤光谱分析仪(OSA)和宽带光源，反射光纤光栅安装在光纤光栅弹簧管压力传感器内，并构成光纤光栅弹簧管压力传感器，光纤光栅弹簧管压力传感器安装在压力校验台上方，压力校验台上还安装有一标准压力表，标准压力表与光纤光栅弹簧管压力测试系统的内部相连通，因此可以根据实验需要得到加在光纤光栅压力传感器上的压力，当压力较验台上的标准压力表中的压力从0开始，每次增加0.3MPa，直至6MPa时，反射光纤光栅通过耦合器与宽带光源、八通道DWDM相连，光纤光谱分析仪用来监测从反射光纤光栅返回且进入八通道DWDM之前的光信本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多通道DWDM技术的新型波长解调器，其特征在于，包括压力校验台、光纤光栅弹簧管压力传感器、八通道DWDM、光电探测与显示系统、数据处理系统、反射光纤光栅、光纤光谱分析仪和宽带光源，反射光纤光栅安装在光纤光栅弹簧管压力传感器内，并构成光纤光栅弹簧管压力传感器，光纤光栅弹簧管压力传感器安装在压力校验台上方，压力校验台上还安装有一标准压力表，标准压力表与光纤光栅弹簧管压力测试系统的内部相连通，反射光纤光栅通过耦合器与宽带光源、八通道DWDM相连，光纤光谱分析仪用来监测从反射光纤光栅返回且进入八通道DWDM之前的光信号的波长移动情况，八通道DWDM的8个端口与光电探测与显示系统相连，数据处理系统接收光电探测与显示系统的检测信息进行数据分析，并通过高斯多项式拟合法作为光纤光栅波长寻峰算法获得光纤光栅反射中心波长和所对应的压力值。

【技术特征摘要】
1.基于多通道DWDM技术的新型波长解调器，其特征在于，包括压力校验
台、光纤光栅弹簧管压力传感器、八通道DWDM、光电探测与显示系统、数据
处理系统、反射光纤光栅、光纤光谱分析仪和宽带光源，反射光纤光栅安装在
光纤光栅弹簧管压力传感器内，并构成光纤光栅弹簧管压力传感器，光纤光
栅弹簧管压力传感器安装在压力校验台上方，压力校验台上还安装有一标准压
力表，标准压力表与光纤光栅弹簧管压力测试系统的内部相连通，反射光纤光
栅通过耦合器与宽带光源、八通道DWDM相连，光纤光谱分析仪用来监测从反
射光纤光栅返回且进入八通道DWDM之前的光信号的波长移动情况，八通道
DWDM的8个端口与光电探测与显示系统相连，数据处理系统接收光电探测与
显示系统的检测信息进行数据分析，并通过高斯多项式拟合法作为光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，刘兵，王辉，
申请(专利权)人：承德石油高等专科学校，
类型：发明
国别省市：河北;13