[发明专利]基于边带滤波FBG解调系统灵敏度的提高方法

摘要

基于边带滤波FBG解调系统灵敏度的提高方法，涉及边带滤波解调FBG领域。本发明是为了解决现有的FBG解调系统灵敏度低，不能检测微弱信号或微弱信号变化不明显的问题。本发明所述的采用n个边带滤波器进行边带滤波，获得FBG反射光的总功率，FBG中心波长λ0随时间变化时，根据FBG中心波长λ0，能够获得FBG光谱的左右边界波长λ1和λ2，带入FBG反射光的总功率中，获得时间t值和相应的FBG反射光谱的总功率的拟合方程，根据拟合方程及FBG中心波长随时间变化的表达式获得灵敏度与波长和功率有关的表达式，当改变所用边带的斜率后，获得灵敏度与边带斜率的关系式，进而获得FBG解调系统灵敏度。它可用在FBG解调系统中。

主权项

基于边带滤波FBG解调系统灵敏度的提高方法，该方法是基于边带滤波FBG解调系统实现的，所述系统包括ASE光源(1)、耦合器(2)、FBG(3)、掺铒光纤放大器(4)、n个边带滤波器(5)和光谱仪(6)，n为正整数，ASE光源(1)发出的光经过耦合器(2)进入FBG(3)中，与FBG(3)中心波长相匹配的光波被反射回来，再次通过耦合器(2)进入掺铒光纤放大器(4)对光功率进行放大处理，之后通过n个边带滤波器(5)滤波后进入光谱仪(6)中进行波形的提取；其特征在于，步骤一、ASE光源发出的光经过耦合器进入FBG中，由于FBG的折射率是周期性变化的与FBG中心波长相匹配的光波被反射回来，形成FBG反射光谱，该反射谱波形近似高斯曲线，将FBG反射光谱拟合为高斯表达式：P10=y0+Awπ/2·e-2(λ-λ0)2w2]]>     (公式1)式中，y0，A，w均为常量；λ表示波长；λ0表示FBG反射谱的中心波长；设所用的第n个边带滤波器线性区域透射率的表达式为：τn(λ)＝knλ+bn   (公式2)式中，kn为第n个边带线性区域对应的边带斜率，bn为第n个边带计算透射率时对应的常量，采用n个边带滤波器对FBG反射光进行边带滤波，获得n次滤波后FBG反射光谱的功率为：Pn1＝P10+τ1(λ)+τ2(λ)+τ3(λ)+……+τn(λ)   (公式3)式中，τn(λ)为第n个边带滤波器的对应波长的透射率，将FBG反射光谱的功率单位变为毫瓦的公式：Pn2=ePn1/10]]>    (公式4)根据公式：Pn3=∫λ1λ2Pn2dλ]]>     (公式5)对单位为毫瓦的FBG反射光谱的功率进行积分处理获得FBG反射光谱总功率，式中，λ1表示FBG反射谱左侧边界对应的波长，λ2表示FBG反射谱右侧边界对应的波长，根据公式：Pn＝10·lg(Pn3/1mW)     (公式6)将FBG反射光谱的总功率单位从毫瓦变为dBm，将公式1至公式6依次代入，获得单位为dBm的FBG反射光谱的总功率的总表达式为：Pn=10·lg([∫λ1λ2e[y0+Awπ/2·e-2(λ-λ0)2w2+(k1λ+b1)+(k2λ+b2)+...+(knλ+bn)]/10dλ]1mW)]]>   (公式7)FBG中心波长λ0随时间变化时，设FBG中心波长随时间按正弦发生变化的表达式为：λ0＝λ00+asin(t)    (公式8)式中，a为FBG反射谱的中心波长变化振幅，λ00为FBG起始中心波长，根据FBG中心波长λ0，能够获得FBG光谱的左右边界波长λ1和λ2，将λ0、λ1和λ2代入公式7中，将时间t和相应的FBG反射光谱的总功率进行拟合，其拟合方程的表达式为：Pn＝P0n+cnsin(t)   (公式9)式中，Pn代表n次滤波功率值，P0n表示n次滤波时当中心波长不发生漂移所对应的功率值，cn表示n次滤波后功率变化的振幅，步骤二、根据步骤一中FBG中心波长随时间按正弦发生变化的表达式和时间t与FBG反射光谱的总功率拟合方程的表达式，获得灵敏度与波长和功率有关的表达式，当改变所用边带的斜率后，获得灵敏度与边带斜率的关系式，进而获得FBG解调系统灵敏度。