基于相移光纤光栅的光纤传感系统

本发明提供了一种基于相移光纤光栅的光纤传感系统，包括：半导体激光光源，产生具有预设波长宽度的激光；第一耦合器，用于将具有预设波长宽度的激光耦合至相移光纤光栅；并将由布拉格光纤光栅反射回来的信号激光耦合至第二耦合器；相移光纤光栅，其透射窗口随该相移光纤光栅外界物理量的变化而变化，经过该相移光纤光栅的激光被透射的部分构成比预设波长窄的信号激光；布拉格光纤光栅，用于反射信号激光，反射后的信号激光经过相移光纤光栅后传输至第一耦合器；第二耦合器，将信号激光耦合至波长解调仪；波长解调仪，由信号激光解调出相移光纤光栅的外界物理量。本发明不需要高分辨率的光谱仪或者窄线宽可调谐激光器，从而大幅度节约了成本。

1.一种基于相移光纤光栅的光纤传感系统，其特征在于，包括：半导体激光光源，用于产生具有预设波长宽度的激光；第一耦合器，其b端口连接至所述半导体激光光源，用于将所述具有预设波长宽度的激光耦合至相移光纤光栅，并将由布拉格光纤光栅反射回来的信号激光耦合至第二耦合器的a端口；相移光纤光栅，其前端连接至所述第一耦合器的a端口，其透射窗口随该相移光纤光栅外界物理量的变化而变化，经过该相移光纤光栅的激光被透射的部分构成比所述预设波长窄的信号激光；布拉格光纤光栅，连接至所述相移光纤光栅，用于反射信号激光，反射后的信号激光经过相移光纤光栅后传输至第一耦合器；第二耦合器，用于将所述信号激光耦合至波长解调仪；波长解调仪，其输入端与所述第二耦合器的c端口相连，用于对所述信号激光进行波长解调，获取所述相移光纤光栅的外界物理量。
2.根据权利要求1所述的光纤传感系统，其特征在于，所述半导体激光光源包括：伺服电路；半导体激光器，与所述伺服电路相连接，用于在伺服电路的正弦相位调制下，产生所述具有预设波长宽度的激光。
3.根据权利要求2所述的光纤传感系统，其特征在于，还包括：波长监测模块，其输入端口与所述第二耦合器的b端口相连，用于监测相移光纤光栅的透射波长，并把该波长转化为伺服电路的反馈信号；所述伺服电路，其输入端口与所述波长监测模块的输出端口相连，用于根据反馈信号进行半导体激光器的中心波长同步调节。
4.根据权利要求1所述的光纤传感系统，其特征在于，所述半导体激光光源的线宽大于所述相移光纤光栅透射峰的线宽，小于所述布拉格光纤光栅的带宽。
5.根据权利要求4所述的光纤传感系统，其特征在于，所述半导体激光光源的线宽介于100MHz至1GHz之间，所述相移光纤光栅透射峰的线宽介于10MHz至100MHz之间。
6.根据权利要求5所述的光纤传感系统，其特征在于，所述半导体激光光源的中心波长为1550nm，其线宽为500MHz。
7.根据权利要求1所述的光纤传感系统，其特征在于，还包括：单向光隔离器，设置于半导体激光光源和第一耦合器之间，用于防止后端反射光进入半导体激光器光源。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光纤传感系统，其特征在于，所述波长解调仪采用3×3耦合器波长解调技术、相位生成载波PGC波长解调技术或有源零差波长解调技术对信号激光进行波长解调。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的光纤传感系统，其特征在于，所述外界物理量为温度、压力、加速度、应变和应力。