专利名称：波长可调谐光源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及调谐光源，特别是一种用于光纤光栅传感系统的波长可调谐光 源，由控制电路扫描驱动输出不同波长的光，波长调谐范围为1527nm—1567nm。
背景技术：
光纤光栅传感技术是一种新型的传感技术，因其具有抗电磁干扰能力强、灵敏 度高、分辨力高、耐高温、耐腐蚀等优点，且具有在同一根光纤上利用复用技术实 现多点复用、多参量分布式区分测量的独特优势，故此它已成为当前传感技术的研 究热点，在土木工程、大型设备健康态监测等工程应用上有广阔前景。
一种光纤光栅传感系统的结构是，在同一根光纤中接入多个本征波长不一的光 纤光栅传感器，其本征波长随外部环境待测的物理参数发生变化。将宽带荧光源注 入高精度FP干涉仪(发布里一帕罗干涉仪)，控制电路产生扫描驱动电压驱动该FP 干涉仪，使其输出的荧光的波长在整个传感波段连续线性变化。将该输出荧光耦合 进入光纤传播，当荧光通过光纤光栅传感器时，只有等于光纤光栅本征波长的光会 被反射回来。实时检测反射回来的光功率时域信号并与扫描驱动电压信号做对比， 即可解调出光纤光栅传感器的本征波长变化信息，进而得知待测的物理参数的变化。
在该系统中，波长可变荧光源的作用至关重要，其波长变化精度对整个传感系 统的测量精度起决定性作用。
发明内容
本实用新型的目的是为光纤光栅传感提供一种波长可调谐光源，该光源应具有 波长输出易调整和高精度的特点。
本实用新型的基本思想是将宽带荧光注入高精度FP干涉仪，通过精确改变FP 干涉仪的腔长来实现输出荧光波长的变化。
本实用新型的技术解决方案如下
-一种波长可调谐光源，其特点是它由宽带荧光源、耦合光纤、高精度FP干涉仪、 扫描电路、功率放大电路、半导体制冷片、温控电路、热敏电阻和输出光纤组成，
其连接关系如下宽带荧光源经过耦合光纤接高精度FP干涉仪，扫描电路连接功率
放大电路，功率放大电路将扫描驱动电压施加在所述的高精度FP干涉仪上，所述的热敏电阻紧贴该高精度FP干涉仪，该热敏电阻连接温控电路输入端，该温控电路的 输出端连接半导体制冷片，该半导体制冷片紧贴在所述的高精度FP干涉仪的下表 面，该高精度FP干涉仪经输出光纤稳定地输出高精度波长的光波。
所述的宽带荧光源是高平坦度频谱的掺铒荧光源。
所述的扫描电路是高精度、低失真锯齿波发生电路。
所述的功率放大电路是高速高压运算放大器。
本实用新型的优点在于
1、 采用基于MEMS (微机电系统)技术的高精度FP干涉仪作为波长选择器件， 稳定度高，体积小，易于集成。
2、 采用扫描驱动电路精确改变FP干涉仪腔长以改变输出荧光的波长，输出波 长控制方便，方便与后端数据采集处理电路整合及解调。
3、 本实用新型具有电控制光波长方便、波长分辨率高、调谐频率范围宽等优点。
图1为本实用新型用于光纤光栅传感的波长可调谐光源整体结构示意图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
先请参阅图1，图1为本实用新型用于光纤光栅传感的波长可调谐光源整体结 构示意图，由图可见，本实用新型波长可调谐光源，它由宽带荧光源l、耦合光纤2、 高精度FP干涉仪3、扫描电路4、功率放大电路6、半导体制冷片8、温控电路IO、 热敏电阻12和输出光纤13组成，其连接关系如下宽带荧光源l输出的宽带荧光 经过耦合光纤2注入所述的高精度FP干涉仪3，扫描电路4通过传输线5连接功率 放大电路6，该功率放大电路6通过传输线7将扫描驱动电压施加在所述的高精度 FP干涉仪3上，所述的热敏电阻12紧贴高精度FP干涉仪3，该热敏电阻12通过 传输线11经连接温控电路10输入端，该温控电路10的输出端通过传输线9连接半 导体制冷片8，该半导体制冷片8紧贴在所述的高精度FP干涉仪3的下表面，该高 精度FP干涉仪3经输出光纤13输出光波。
本实用新型的工作过程
宽带荧光源1输出的宽带荧光经耦合光纤2输入高精度FP干涉仪3，改变扫描 电路4的输出电压，可改变功率放大电路6的输出电压，即改变施加在高精度FP干涉仪3上的电压，该电压在0 130V幅度范围内变化，由FP干涉仪3的特性可知， FP干涉仪3输出的光波长对应在1527mn-1567nm之间变化。FP干涉仪3经输出光 纤13输出波长变化的荧光。扫描电路4采用555定时器构成高精度、低失真铌齿波 发生电路，使输出电压幅度0-5V，频率lKHz—10KHz范围内可调。功率放大电路 6把扫描电路4的输出电压放大至0-130V，此处采用高速高压运算放大器PA84，保 证波形良好的线性度，提高负载能力。为使输出光波长精确，设计了温控电路IO， 温控电路10内部由高精度集成运算放大器构成硬件PID电路和半导体制冷片的驱动 器组成。该温控电路10并通过半导体制冷片8和热敏电阻12相结合的方式来稳定 FP干涉仪3的工作温度。热敏电阻12将FP干涉仪3的温度反馈给温控电路10， 温控电路10经过内部PID运算，将结果反馈给内部的半导体制冷片的驱动器，再由 半导体制冷片的驱动器输出相应的驱动量给半导体制冷片8使其制冷或加热，以控 制FP干涉仪3的工作温度稳定。半导体制冷片8和热敏电阻12均需要紧贴FP干 涉仪3，从而减小温控误差。热敏电阻12采用10KQ④25"的负温度系数热敏电阻，
整个温控系统最终达到温控精度为o.rc。宽带荧光源1采用频谱高平坦度掺铒荧光
源，其工作波长为1520nm-1570nm。 FP干涉仪3为基于MEMS (微机电系统)技术 的器件。
经实验表明，本实用新型最终实现的光源性能为输出光波长1527nm 1567nm 可调，最高调谐频率为lOKHz，波长调谐精度为3pm (10—12m)。
权利要求1、一种用于光纤光栅传感的波长可调谐光源，其特征在于它由宽带荧光源(1)、耦合光纤(2)、高精度FP干涉仪(3)、扫描电路(4)、功率放大电路(6)、半导体制冷片(8)、温控电路(10)、热敏电阻(12)和输出光纤(13)组成，其连接关系如下宽带荧光源(1)输出的宽带荧光经过耦合光纤(2)注入所述的高精度FP干涉仪(3)，扫描电路(4)连接功率放大电路(6)，该功率放大电路(6)将扫描驱动电压施加在所述的高精度FP干涉仪(3)上，所述的热敏电阻(12)紧贴高精度FP干涉仪(3)，该热敏电阻(12)经连接温控电路(10)输入端，该温控电路(10)的输出端连接半导体制冷片(8)，该半导体制冷片(8)紧贴在所述的高精度FP干涉仪(3)的下表面，该高精度FP干涉仪(3)经输出光纤(13)输出光波。
2、 根据权利要求1所述的波长可调谐光源，其特征在于所述的宽带荧光源(1) 是高平坦度频谱的掺铒荧光源。
3、 根据权利要求1所述的波长可调谐光源，其特征在于所述的扫描电路(4) 是高精度、低失真锯齿波发生电路。
4、 根据权利要求1所述的波长可调谐光源，其特征在于所述的功率放大电路(6) 是高速高压运算放大器。
专利摘要一种用于光纤光栅传感的波长可调谐光源，它由宽带荧光源、耦合光纤、高精度FP干涉仪、扫描电路、功率放大电路、半导体制冷片、温控电路、热敏电阻和输出光纤组成，其连接关系如下宽带荧光源经过耦合光纤接高精度FP干涉仪，扫描电路连接功率放大电路，功率放大电路将扫描驱动电压施加在所述的高精度FP干涉仪上，所述的热敏电阻紧贴该高精度FP干涉仪，该热敏电阻连接温控电路输入端，该温控电路的输出端连接半导体制冷片，该半导体制冷片紧贴在所述的高精度FP干涉仪的下表面，该高精度FP干涉仪经输出光纤稳定地输出高精度波长的光波。本实用新型具有电控制光波长方便、波长分辨率高、调谐频率范围宽等优点。
文档编号G01D11/00GK201145590SQ20082005499
公开日2008年11月5日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者安 孙, 常丽萍, 朱小龙, 李国扬, 林尊琪, 利 王, 柏 陈, 陈嘉琳, 悦 韩 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所