光纖多頻聲波傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光纖多頻聲波傳感器，包括光纖DBR光柵，980/1550波分復(fù)用器，泵浦激光器，光隔離器，偏振控制器，起偏器和光電檢測(cè)器，其中，泵浦的980nm激光從泵浦激光器射出后經(jīng)過(guò)980/1550波分復(fù)用器進(jìn)入光纖DBR光柵中，來(lái)自外界的多頻聲波作用在光纖DBR光柵上，多頻聲波的信息調(diào)制到了傳輸?shù)墓獠ㄖ校獠ㄩL(zhǎng)轉(zhuǎn)化為1550nm，并且反射回980/1550波分復(fù)用器；光波經(jīng)過(guò)防止光回波的光隔離器進(jìn)入偏振控制器中，經(jīng)過(guò)調(diào)整的光波通過(guò)起偏器使兩個(gè)偏振態(tài)變?yōu)橥粋€(gè)方向之后，進(jìn)入光電檢測(cè)器中，以完成光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)化，同時(shí)兩個(gè)偏振態(tài)在電學(xué)頻域中進(jìn)行拍頻。本發(fā)明可同時(shí)檢測(cè)出多個(gè)不同頻率的聲波。
【專利說(shuō)明】光纖多頻聲波傳感器 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光纖激光聲波傳感器，具體涉及使用光纖傳感器對(duì)多頻率聲波進(jìn) 行同時(shí)檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前使用光纖傳感器在聲波傳感領(lǐng)域主要是對(duì)單一聲源進(jìn)行傳感檢測(cè)，在對(duì)多個(gè) 頻率聲源進(jìn)行檢測(cè)的情況下，通常采用多傳感器陣列的方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，傳感器陣列的方 式會(huì)產(chǎn)生誤差積累、占用空間大、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等弊端。在醫(yī)學(xué)檢測(cè)和海洋測(cè)深領(lǐng)域中，經(jīng) 常使用多頻超聲進(jìn)行探測(cè)，多頻超聲可以得到更高的準(zhǔn)確性和更多的有用信息。在海洋潛 艇探測(cè)領(lǐng)域，為了檢測(cè)不同頻率的聲波信號(hào)，目前普遍采用的方案主要是利用傳感器陣列 來(lái)實(shí)現(xiàn)，傳感器陣列本身占用空間較大、不易小型化是其現(xiàn)階段難以解決的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種新型光纖激光多頻聲波傳感器， 將多頻聲波的以復(fù)用的方式同時(shí)調(diào)制到光信號(hào)中，實(shí)現(xiàn)多頻聲波的檢測(cè)。本發(fā)明利用偏振 外差光纖光柵DBR(分布布拉格反射）激光傳感器進(jìn)行多頻率聲波的同時(shí)傳感，靈敏度高， 器件利用率高，節(jié)省傳感器的空間，避免了多器件測(cè)量引入的器件本身的誤差。本發(fā)明的技 術(shù)方案如下：
[0004] 一種光纖多頻聲波傳感器，包括光纖DBR光柵，980/1550波分復(fù)用器，泵浦激光 器，光隔離器，偏振控制器，起偏器和光電檢測(cè)器，其中，泵浦的980nm激光從泵浦激光器射 出后經(jīng)過(guò)980/1550波分復(fù)用器進(jìn)入光纖DBR光柵中，來(lái)自外界的含有三個(gè)頻譜及三個(gè)以上 頻率的多頻聲波作用在光纖DBR光柵上，多頻聲波的信息調(diào)制到了傳輸?shù)墓獠ㄖ?，光波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)化為1550nm，并且反射回980/1550波分復(fù)用器；光波經(jīng)過(guò)防止光回波的光隔離器進(jìn)入偏 振控制器中，利用偏振控制器調(diào)整光波的偏振態(tài)方向防止偏振態(tài)能量分布不均，經(jīng)過(guò)調(diào)整 的光波通過(guò)起偏器使兩個(gè)偏振態(tài)變?yōu)橥粋€(gè)方向之后，進(jìn)入光電檢測(cè)器中，以完成光信號(hào) 到電信號(hào)的轉(zhuǎn)化，同時(shí)兩個(gè)偏振態(tài)在電學(xué)頻域中進(jìn)行拍頻。
[0005] 本發(fā)明的有益效果是：首先，利用基于拍頻檢測(cè)的偏振外差光纖光柵DBR激光器 進(jìn)行傳感檢測(cè)，技術(shù)比較成熟，傳感部件DBR光柵靈敏度很高，能夠檢測(cè)微弱的聲波；其次， 本傳感器的傳感方式是將聲波調(diào)制到傳輸?shù)墓庑盘?hào)中，以調(diào)頻的方式進(jìn)行調(diào)制，以頻率復(fù) 用的方式將多個(gè)頻率的方式同時(shí)傳輸，解調(diào)時(shí)將復(fù)用的多個(gè)頻率分別解復(fù)用并解調(diào)即可分 別得到傳感的多頻聲波；另外，拍頻檢測(cè)需要的檢測(cè)設(shè)備成本低，技術(shù)成熟，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0006] 附圖1 :多頻聲波檢測(cè)系統(tǒng)框圖
[0007] 附圖2 :多頻聲波傳感輸出頻譜圖
【具體實(shí)施方式】
[0008] 下面結(jié)合附圖實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0009] 如圖1所示本發(fā)明中提及的光纖激光多聲波傳感器是基于光纖DBR光柵激光器的 單縱模偏振外差拍頻傳感器。980nm的泵浦激光從激光器中發(fā)射出來(lái)進(jìn)入980/1550WDM(波 分復(fù)用器）的泵浦端，從WDM的公共端輸出到光纖DBR光柵中，外界的多頻聲波作用在光柵 上，使光柵發(fā)生一定的結(jié)構(gòu)改變，光柵的中的傳輸光也相應(yīng)發(fā)生變化，聲波信息調(diào)制到傳輸 光中，同時(shí)光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)化為1550nm，并在光柵中反射回WDM中。光波從WDM的輸出端輸出到光 隔離器中，光隔離器能有效防止反射的光向輸入端回傳。光波進(jìn)入偏振控制器，通過(guò)調(diào)節(jié)偏 振控制器改變光波中偏振態(tài)的方向使得兩個(gè)偏振態(tài)的能量均衡分布。經(jīng)調(diào)整的光波進(jìn)入到 起偏器中，兩個(gè)偏振態(tài)經(jīng)過(guò)起偏器調(diào)制變?yōu)橥粋€(gè)方向，以便在電學(xué)頻域進(jìn)行拍頻。偏振態(tài) 處于同一方向下的光波進(jìn)入光電檢測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，兩個(gè)偏振態(tài)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后完成拍 頻，拍頻的信號(hào)為電學(xué)頻域的電信號(hào)，在電學(xué)頻譜分析儀中檢測(cè)拍頻的電信號(hào)，完成對(duì)聲波 信號(hào)的解調(diào)，得到多頻聲波的信息。附圖2為完成解調(diào)后得到的頻譜圖，共有五個(gè)頻率的聲 波，從輸出的頻譜圖中主波與諧波的頻差可以得到這幾個(gè)聲波信號(hào)的頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)多頻聲 波的傳感。
【權(quán)利要求】
1. 一種光纖多頻聲波傳感器，包括光纖DBR光柵，980/1550波分復(fù)用器，泵浦激光器， 光隔離器，偏振控制器，起偏器和光電檢測(cè)器，其中，泵浦的980nm激光從泵浦激光器射出 后經(jīng)過(guò)980/1550波分復(fù)用器進(jìn)入光纖DBR光柵中，來(lái)自外界的含有三個(gè)頻譜及三個(gè)以上頻 譜的多頻聲波作用在光纖DBR光柵上，多頻聲波的信息調(diào)制到了傳輸?shù)墓獠ㄖ?，光波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 化為1550nm，并且反射回980/1550波分復(fù)用器；光波經(jīng)過(guò)防止光回波的光隔離器進(jìn)入偏振 控制器中，利用偏振控制器調(diào)整光波的偏振態(tài)方向防止偏振態(tài)能量分布不均，經(jīng)過(guò)調(diào)整的 光波通過(guò)起偏器使兩個(gè)偏振態(tài)變?yōu)橥粋€(gè)方向之后，進(jìn)入光電檢測(cè)器中，以完成光信號(hào)到 電信號(hào)的轉(zhuǎn)化，同時(shí)兩個(gè)偏振態(tài)在電學(xué)頻域中進(jìn)行拍頻。
【文檔編號(hào)】G01H9/00GK104154985SQ201410366572
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】呂辰剛, 王晗, 高靖宜, 郭璽, 任暢, 李本萍 申請(qǐng)人:天津大學(xué)
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