稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法、装置及相应的光源的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法、装置及相应的光源，通过控制抽运源的驱动电流，补偿由温度引起的掺铒光纤光源平均波长变化，同时在光源隔离器后连接一个分光探测器和电控的可变光衰减器，利用分光探测器检测输出光功率的变化，将变化量反馈给单片机，用单片机控制可变光衰减器来实现光功率的稳定性，既满足了宽谱光源对高平均波长稳定性的要求，又保证了光源输出功率稳定性的要求。本发明提出的方案可以在全温范围内适用。
【专利说明】稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法、装置及相应的光源
【技术领域】:
[0001]本发明属于光纤陀螺及光纤传感【技术领域】，特别涉及一种同时满足掺铒光纤光源平均波长稳定及功率稳定的方法及装置，同时涉及采用探测输出光信号并反馈控制技术的宽带掺铒光纤光源。适用于干涉型高精度光纤陀螺及其它干涉型传感器用的光源。
【背景技术】:
[0002]宽谱光源在干涉型光纤陀螺及干涉型光纤传感器中抑制背向反射及散射、偏振耦合、法拉第效应、克尔效应等引起的误差方面有先天的优势。常见的宽谱光源由LED光源、SLD光源以及掺杂稀土兀素的光纤光源。LED光源虽然有较宽的光谱,但其与光纤稱合效率较低难以满足实际需要。SLD光源具有光谱宽，功率高，与光纤耦合效率高等优点，但是其平均波长稳定性通常为400ppm/°C,不能满足全温范围内标度稳定性小于30ppm的惯导级光纤陀螺的要求。因此，从上世纪九十年代起，人们开始转向另一种宽谱光源——超荧光光纤光源的研究。
[0003]宽带掺铒光纤光源是一种在SiO2基质中掺杂稀土元素铒，通过抽运掺杂光纤获得放大的自发辐射的一种宽带光源。由于稀土元素的原子结构的特点，使得利用掺杂稀土元素获得的超荧光的宽带光纤光源，相对于传统的SLD光源拥有带宽宽，输出功率高以及平均波长稳定性好等优越的性能，在光纤陀螺、光纤传感等众多领域有着广泛的应用。
[0004]目前掺铒光纤光源的平均波长稳定性为3~4ppm/°C，远优于SLD光源的指标，因此在对波长稳定性要求高的应用中(如中高精度光纤陀螺)掺铒光纤光源得到了广泛的应用。但要满足惯导级的光纤陀螺的要求，必须进一步提高光源平均波长稳定性，这对掺铒光纤光源提出了新挑战。
[0005]影响掺铒光纤光源平均波长稳定性的因素包括外界温度场T、泵浦功率P、泵浦波长λ P、抽运光的偏振态SOPp等。平均波长λ受这些因素的影响可表示为:
【权利要求】
1.一种稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法，其特征在于:通过控制抽运源的驱动电流，补偿由温度引起的掺铒光纤光源平均波长变化，同时在光源隔离器后连接一个分光探测器和电控的可变光衰减器，利用分光探测器检测输出光功率的变化，将变化量反馈给单片机，用单片机控制可变光衰减器来实现光功率的稳定。
2.根据权利要求1所述的稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法，其特征在于:稳定方法的具体步骤如下: O先在抽运源驱动电流为一稳定值的情况下，测量所述掺铒光纤光源系统在-45?70°C温度范围内平均波长随温度的变化，建立光源平均波长随温度的变化曲线； 2)对第I)步得到的光源平均波长随温度变化曲线进行分段线性拟合，建立平均波长随温度变化的线性模型； 3)测量在常温下掺铒光纤光源平均波长随抽运源电流的变化，建立掺铒光纤光源平均波长随抽运源驱动电流的变化曲线； 4)利用第2)步得到的线性模型，用第3)步的结果补偿第2)步的平均波长变化量； 5)在做第I)?4)步的同时，在光源隔离器后连接一个分光探测器和电控的可变光衰减器，分光探测器利用小部分光检测光源输出光功率的变化，将变化量反馈给单片机，分光探测器大部分光经过可变光衰减器发出，同时输出功率受单片机控制。
3.根据权利要求2所述的稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法，其特征在于:第4)步的补偿基本方法是:以第I)步驱动电流和常温温度下对应的光源平均波长为基准，通过单片机调整抽运源的驱动电流:当光源平均波长变大时，相应的将抽运源电流调小，当光源平均波长变小时，相应的将抽运源电流调大，使光源平均波长始终趋于基准值。
4.一种稳定掺铒光纤光源波长和功率的装置，其特征在于:包括顺序熔接的抽运源、波分复用器、掺铒光纤，波分复用器输出端头熔接滤波器，滤波器输出端顺序熔接光隔离器、分光探测器，分光探测器一分支输出端熔接由单片机及ADC、DAC构成的集成器，另一分支输出端熔接电控可变光衰减器；一温度传感器，置于光源的附近，向所述集成器发送温度信号；所述集成器控制连接所述抽运源和电控可变光衰减器。
5.一种波长和功率稳定的掺铒光纤光源，包括顺序熔接的抽运源、波分复用器、掺铒光纤，波分复用器输出端头熔接滤波器，其特征在于:在滤波器输出端顺序熔接一光隔离器和分光探测器，分光探测器输出端连接一受单片机控制的可变光衰减器。
【文档编号】H01S3/13GK103872569SQ201410120676
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】李彬, 张斌, 魏飞, 霍雷, 王已熏, 谢良平, 马海全 申请人:中航捷锐（北京）光电技术有限公司