一种光纤光栅麦克风及其制作方法与流程

本发明涉及光纤麦克风技术领域，尤其涉及一种光纤光栅麦克风及其制作方法。

背景技术：

现有的光纤麦克风方案,参考专利号CN2834067的实用新型专利,是先将光源发出的激光信号经过光纤耦合器的端面输出,照射在金属反射镀膜上,声音信号大小能量不同使金属镀膜到光纤端面的距离不同,反射光再从金属镀膜进入耦合器返回到用户端解调.实现声音信号的采集。

现有的光纤麦克风的工作原理是靠检测发射光和接收光能量的改变来提取声音,整个声音采集路径上,任何影响光发射,光反射,光接收灵敏度,声音振动能量传递的器件,都会对功能性能带来很大影响。其主要存在以下缺点：1.金属镀膜是高反光率材料，必须控制金属镀膜的厚度、镀膜面积和材料的反光率这三个指标，需要的电镀工艺制程复杂,也会带来多种金属离子对环境的污染；2.必须要严格控制耦合光纤端面到金属镀膜的距离,这个也是影响性能的关键指标之一，距离必须保证在单位毫米范围内，产业化过程中实现难度很大；3.耦合光纤纤芯的直径选择很重要，要增大接收灵敏度不能采用G.652这种大量生产的单模光纤，必须采用大孔径或是同心圆等特殊材料光纤，会遇到选型困难的问题；4.光器件的输出光强度必须恒定,否则不同批次器件光功率不同，或是长期使用功率偏移，将会大幅降低声音采集的灵敏度,这也是制约因素。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种光纤光栅麦克风，其使用光纤光栅来实现声音的采集，将光纤光栅和振膜简单结合,通过声音信号的振动改变了光纤光栅栅距，精简了声音采集路径，避免了各种因为距离和安装等环境干扰对光传输的影响；同时，声音振动调制的是光信号的波长,这样克服了光器件的输出功率摆动带来的对声音采集灵敏度的影响.且光纤光栅在生产制程上很容易实现器件的一致性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤光栅麦克风，其包括壳体、振膜、光纤光栅和尾纤；所述壳体设置有贯通的第一开口和第二开口，所述壳体的第二开口处设置有用于覆盖所述第二开口的振膜，所述振膜远离所述第一开口的一面上设置有光纤光栅，所述光纤光栅的一端连接有所述尾纤。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括一外盖，所述外盖设置在所述壳体的第二开口处，并覆盖所述光纤光栅远离所述第一开口的一面；所述外盖上设置有用于通过所述尾纤的通孔。

进一步，所述壳体的材质为金属，所述壳体呈圆形结构。

进一步，所述振膜为聚酯薄膜。

进一步，所述光纤光栅粘接在所述振膜远离所述第一开口的一面上。

进一步，所述尾纤粘接在所述壳体的第二开口的侧边上，并与所述光纤光栅的一端连接。

进一步，还包括窄带激光器、环形器和音频解码器；所述激光器与所述环形器连接，所述环形器分别与所述尾纤和所述音频解码器连接。

本发明还提供一种光纤光栅麦克风的制作方法，其包括：

制作具有贯通的第一开口和第二开口的壳体作为所述光纤光栅麦克风的声音采集振腔；

将振膜压合在所述壳体的第二开口处并覆盖所述第二开口；

将光纤光栅设置在所述振膜远离所述第一开口的一面上；

在所述光纤光栅的一端连接尾纤。

进一步，还包括在壳体的第二开口处设置一外盖的步骤，所述外盖覆盖在所述光纤光栅远离所述第一开口的一面上。

进一步，所述光纤光栅粘接在所述振膜远离所述第一开口的一面上，所述尾纤粘接在所述壳体的第二开口的侧边上，并与所述光纤光栅的一端连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)用光纤光栅来代替金属镀膜,能降低多种金属离子对环境的污染,又可提高声音采集的精确度；(2)光纤光栅基本特性决定了它能克服光源功率波动降低光接收饱和度的缺点,从而可提高声音采集的信噪比；(3)光信号的传输和采集都在光纤通道中进行,实施简单又能提高声音采样的灵敏度；(4)光纤光栅麦克风全部采用标准G.652单模光纤,不用特殊直径的光纤,也不用复杂的机械结构来做对位，简化了生产工艺。

附图说明

图1为本发明实施例二提供的光纤光栅麦克风的剖面结构示意图；

图2、3分别为本发明实施例二提供的光纤光栅麦克风的主视结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的光纤光栅麦克风的制作方法的流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-壳体，2-振膜，3-光纤光栅，4-尾纤，5-外盖，6-环形器，7-窄带激光器，8-音频解码器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供了一种光纤光栅麦克风，其包括壳体、振膜、光纤光栅和尾纤；所述壳体设置有贯通的第一开口和第二开口，所述壳体的第二开口处设置有用于覆盖所述第二开口的振膜，所述振膜远离所述第一开口的一面上设置有光纤光栅，所述光纤光栅的一端连接有所述尾纤。

本实施例提供的光纤光栅麦克风，其工作原理为：声音信号进入壳体内，使得振膜产生振动，振膜的振动带动了光纤光栅的振动，在振动信号作用下，光纤光栅产生应力形变，根据光纤光栅的的特性,形变改变了栅距直接调制了激光波长.这样声音信号通过光纤光栅麦克风变成波长可变的信号,通过尾纤采集回来。

本实施例提供的光纤光栅麦克风，其使用光纤光栅来实现声音的采集，精简了声音的采集路径，不需要使用金属镀膜；将光纤光栅和振膜简单结合，通过声音信号的振动改变了光纤光栅栅距，由于光信号一直是在光纤和光栅中传播和反射，可避免各种因为距离和安装等环境干扰对光传输的影响；同时，声音振动调制的是光信号的波长,这样克服了光器件的输出功率摆动带来的对声音采集灵敏度的影响.且光纤光栅在生产制程上很容易实现器件的一致性。

实施例二

如图1、2所示，本实施例提供的光纤光栅麦克风，其包括壳体1、振膜2、光纤光栅3和尾纤4；所述壳体1设置有贯通的第一开口和第二开口，所述壳体1的第二开口处设置有用于覆盖所述第二开口的振膜2，所述振膜2远离所述第一开口的一面上设置有光纤光栅3，所述光纤光栅3的一端连接有所述尾纤4。

为保护光纤光栅3和振膜2，还可在壳体1的第二开口处设置一外盖5，该外盖5应覆盖在光纤光栅3远离第一开口的一面，其材质优选为金属材料，如图1所示，该外盖5优选为一槽体，壳体1、振膜2和光纤光栅3均设置在槽体中，起到保护光纤光栅3和振膜2的作用。其中的壳体1的材质优选为金属，壳体1应呈环形结构，对应的，壳体1的第一开口和第二开口均为圆形，对应的振膜2也为圆形，振膜2优选采用聚酯薄膜，利用聚酯薄膜代替金属镀膜，将光纤光栅3和聚酯薄膜简单结合，通过声音信号的振动改变了光纤光栅3栅距的原理,当窄带光信号进入光纤光栅3,波长会被声音信号调制,声音信号的能量大小不同会改变光纤光栅3的输出波长,最后将输出的波长经过简单的解调设备,便能提取声音信号。

为便于光纤光栅3和尾纤4的安装，可直接将光纤光栅3粘接在振膜2远离第一开口的一面上，将尾纤4粘接在壳体1的第二开口的侧边上，并将尾纤4的端部与光纤光栅3的一端连接，从而简化了光纤光栅麦克风的结构，组装便捷，实施简单又能提高声音采样的灵敏度。

在实际应用中，该光纤光栅麦克风还包括窄带激光器7、环形器6和音频解码器8；所述窄带激光器7与所述环形器6连接，所述环形器6分别与所述尾纤4和所述音频解码器8连接。如图3所示，窄带激光器7输出窄带激光信号,经过环行器,进入光纤光栅麦克风,通过光纤光栅麦克风的尾纤4,光信号送到光纤光栅3,被声音调制后的波长又通过尾纤4进入环行器,再进入音频解码器8,输出声音信号。

本实施例提供的光纤光栅麦克风，其采用光纤光栅3器件来精简声音采集路径,不需要使用金属镀膜.由于光信号一直是在光纤和光栅中传播和反射,可以避免各种因为距离和安装等环境干扰对光传输的影响,同时声音振动调制的是光信号的波长,这样克服了光器件的输出功率摆动带来声音采集灵敏度的影响.光纤光栅3在生产制程上很容易实现器件的一致性。

实施例三

如图4所示，本实施例提供了一种光纤光栅麦克风的制作方法，其包括：

S1：制作具有贯通的第一开口和第二开口的壳体作为所述光纤光栅麦克风的声音采集振腔；

S2：将振膜压合在所述壳体的第二开口处并覆盖所述第二开口；

S3：将光纤光栅设置在所述振膜远离所述第一开口的一面上；

S4：在所述光纤光栅的一端连接尾纤。

为保护光纤光栅和振膜，还可在壳体的第二开口处设置一外盖，该外盖应覆盖在光纤光栅远离第一开口的一面。其中的振膜优选采用聚酯薄膜，为便于光纤光栅和尾纤的安装，可直接将光纤光栅粘接在振膜远离第一开口的一面上，将尾纤粘接在壳体的第二开口的侧边上，并将尾纤的端部与光纤光栅的一端连接，从而简化了光纤光栅麦克风的结构，组装便捷，实施简单又能提高声音采样的灵敏度。

本实施例提供的光纤光栅麦克风的制作方法，其采用光纤光栅器件来精简声音采集路径,光信号的传输和采集都在光纤通道中进行,实施简单又能提高声音采样的灵敏度；光纤光栅麦克风全部采用标准G.652单模光纤,不用特殊直径的光纤,也不用复杂的机械结构来做对位，简化了生产工艺。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。