專利名稱：一種光纖光柵實時光譜分析裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛秒光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種光纖光柵實時光譜分析裝置及方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)存的光纖布拉格光柵(FBG)光譜分析技術(shù)主要分為三類第一類使用靜態(tài)鑒頻器將FBG信號的頻率轉(zhuǎn)化為信號強度變化或強度的空間分布如FBG信號在邊緣鑒頻器(Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具或是波分復(fù)用光纖器件)上的透過率變化，或是FBG信號經(jīng)過色散器件之后在電荷耦合器件(CCD)上呈現(xiàn)的強度分布變化。在邊 緣技術(shù)中，測量精度和動態(tài)范圍存在相互制約的關(guān)系，無法同時提高。目前高速CCD工作波長局限在了 900nm以下，使得基于該方法的儀器無法使用光通信1550nm波段諸多高性價比的光學(xué)兀器件。第二類使用可調(diào)的窄帶濾光器掃描FBG的光譜，則掃描得到的結(jié)果是濾光器的傳遞函數(shù)和FBG光譜的卷積。這種可調(diào)的窄帶濾光器可以是可調(diào)諧式的Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具、聲光濾波器或是光纖光柵濾光器。這種方法對激光光源和環(huán)境變化引起的信號光強波動非常敏感，因此不適于對FBG光譜的快速、大動態(tài)范圍測量。第三類通過非平衡雙臂Michelson干涉儀的光學(xué)干涉方法反演FBG譜的信息。當(dāng)掃描Michelson干涉儀的一臂時，對應(yīng)特定反射波長的光纖光柵會產(chǎn)生一個干涉信號。如果反射信號是來自一系列光纖光柵，則干涉信號是對應(yīng)每一個光纖光柵干涉信號的線性疊力口。通過傅里葉變換，可以很好地反演FBG譜。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種使用實時“頻率-時間”映射光譜分析技術(shù)檢測FBG譜線的裝置及方法，以實現(xiàn)對FBG高精度、大動態(tài)范圍的實時超快光譜分析。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種光纖光柵實時光譜分析裝置，其特征在于，該裝置包括光源模塊I、傳感單元2、色散單元3、記錄模塊4和待測單元，其中所述光源模塊I用于發(fā)射脈沖；所述傳感單元2和所述待測單元通過光學(xué)開關(guān)22連接所述光源模塊I ;所述傳感單元2用于使所述發(fā)射脈沖信號發(fā)生干涉；所述待測單元包括多根串聯(lián)的FBG7、8、壓電陶瓷納米平移臺10及其驅(qū)動器9 ;所述壓電陶瓷納米平移臺10與除最后一個FBG的其他FBG7并聯(lián)，所述壓電陶瓷納米平移臺10與其驅(qū)動器9相連；所述色散單元3通過光學(xué)開關(guān)23連接所述傳感單元2和所述待測單元，用于對所述傳感單元2或所述待測單元發(fā)射的脈沖進(jìn)行展寬；所述記錄模塊4連接所述色散單元3，用于記錄頻域和時域的出射脈沖信號；在對待測單元中的FBG的光譜進(jìn)行檢測之前，先將所述光學(xué)開關(guān)22、23連接到所述傳感單元2上，根據(jù)所述記錄模塊4記錄的頻域和時域的出射脈沖信號，得到“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系；然后，在對待測元件中的FBG進(jìn)行超快光譜分析時，將所述光學(xué)開關(guān)22、23連接到所述待測單元上，測量記錄模塊4輸出的時域脈沖信號波形，通過所述“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系，將所述時域脈沖信號波形轉(zhuǎn)化得到與之對應(yīng)的頻譜波形，完成對于待測FBG的超高速光譜檢測。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種光纖光柵實時光譜分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟SI，發(fā)射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖；
步驟S2，使所述發(fā)射脈沖信號發(fā)生干涉；步驟S3，對發(fā)生干涉之后得到的脈沖進(jìn)行展寬；步驟S4，記錄并顯示頻域和時域的出射脈沖信號；步驟S5，根據(jù)所述頻域和時域的出射脈沖信號，得到“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系；步驟S6，將待測的多個FBG串聯(lián)起來，將除最后一個FBG的所有FBG與壓電陶瓷納米平移臺并聯(lián)；步驟S7,發(fā)射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖；步驟S8，對經(jīng)過待測FBG的脈沖信號進(jìn)行展寬；步驟S9，記錄時域脈沖信號波形，通過所述“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系，將所述時域脈沖信號波形轉(zhuǎn)化得到與之對應(yīng)的頻譜波形，完成對于待測FBG的超高速光譜檢測。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠獲得一、超快的光譜分析速度“頻率-時間映射”函數(shù)可以將時域信號轉(zhuǎn)化為頻域信號，由于示波器對時域信號的采集相比較直接使用光譜儀測量譜線要快，因此采用本發(fā)明的方法可以實現(xiàn)光譜的快速分析。二、大的測量動態(tài)范圍由于使用飛秒激光脈沖作為光源，飛秒脈沖的寬光譜為FBG光譜測量提供了大的動態(tài)范圍。


圖I是本發(fā)明光纖光柵實時光譜分析裝置結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為“頻率-時間映射”函數(shù)示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例得到的光譜分析結(jié)果。圖4為飛秒脈沖經(jīng)過FBG組的透射光強度等高線圖。圖5為確定FBG中心波長的示意圖。圖6為本發(fā)明光纖光柵實時光譜分析方法流程圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明光纖光柵實時光譜分析裝置的結(jié)構(gòu)原理圖，如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種光纖光柵實時光譜分析裝置，該裝置包括光源模塊I、傳感單元2、色散單元3、記錄模塊4和待測單元，其中
所述光源模塊I用于發(fā)射脈沖，其進(jìn)一步包括飛秒激光器5和光衰減器6。所述飛秒激光器5用于發(fā)射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖，所述光衰減器6用于對所述飛秒激光脈沖進(jìn)行強度衰減，以避免飛秒激光脈沖的高峰值功率導(dǎo)致光纖中的非線性現(xiàn)象。所述傳感單元2和所述待測單元通過光學(xué)開關(guān)22連接所述光源模塊I ;所述傳感單元2用于使所述發(fā)射脈沖信號發(fā)生干涉，其采用的傳遞函數(shù)事先設(shè)定。所述傳感單元2為一個串聯(lián)干涉儀結(jié)構(gòu)，其依次包括保偏光纖12和起偏器14，其中，所述保偏光纖12用于將入射脈沖光分成兩個偏振模式，并分別沿著保偏光纖12的快軸和慢軸傳播；所述起偏器14用于將沿著所述保偏光纖12的快軸和慢軸傳播的兩束光在所述起偏器14上發(fā)生干涉；另外，所述傳感單元2還包括偏振控制器11和偏振控制器13，所述偏振控制器11用于控制入射偏振光相對保偏光纖12偏振主軸的角度；所述偏振控制器13 用于調(diào)節(jié)出射偏振光相對起偏器14的角度。所述待測單元包括多根串聯(lián)的FBG7、8(下文以五根FBG為例進(jìn)行說明)、壓電陶瓷納米平移臺10及其驅(qū)動器9，所述五根串聯(lián)的FBG7、8中，前4根FBG7為一組，后I根FBG8為一組，所述FBG8不受軸向應(yīng)力，而其它四根FBG7均裝載在納米平移臺上，當(dāng)其受到軸向應(yīng)力時，光柵光譜發(fā)生變化；所述壓電陶瓷納米平移臺10與所述4根FBG7并聯(lián)，所述壓電陶瓷納米平移臺10與其驅(qū)動器9相連。所述色散單元3通過光學(xué)開關(guān)23連接所述傳感單元2和所述待測單元，用于對所述傳感單元2或所述待測單元發(fā)射的脈沖進(jìn)行展寬；所述色散單元3包括FBG15、兩卷色散補償光纖16和18和摻鉺光纖放大器17，其中，起偏器14發(fā)出的光首先經(jīng)過FBG15，該FBG15放置在溫度控制環(huán)境中，其光譜位置不受溫度和應(yīng)力的影響，因此作為整個系統(tǒng)的光譜參考點。為了使得FBG15發(fā)出的光脈沖的光譜結(jié)構(gòu)在時域上充分展開，因此，在接收光路中，采用兩卷色散補償光纖16和18的串聯(lián)結(jié)構(gòu)來對FBG15發(fā)出的光脈沖進(jìn)行時域展開處理，另外，為了提高信噪比，在所述兩卷色散補償光纖中間使用摻鉺光纖放大器17來增強光信號的強度。所述色散單元3中用于對發(fā)射脈沖進(jìn)行展寬的三階色散和低階色散對應(yīng)的傳遞函數(shù)記為H1(Co)和H2 (ω)，分別由式⑴和式⑵定義
(2 β I\H^oj)= Hn exp⑴
( β I ΛH，(⑵)=exp - j -^― ω、(2)
* V 6 J其中，H1(GJ)為三階色散對應(yīng)的傳遞函數(shù)，H2 (ω)為低階色散對應(yīng)的傳遞函數(shù)，H0為光纖透過率常數(shù)，@ 為η階色散常數(shù)，L為色散光纖的長度，@3為3階色散常數(shù)。所述記錄模塊4連接所述色散單元3，用于記錄頻域和時域的出射信號。所述記錄模塊4包括光譜儀21、光電探測器19和示波器20，其中，所述光譜儀21用于探測出射信號的頻域光譜；所述光電探測器19用于接收出射時域信號并將其輸入到示波器20上進(jìn)行顯示。在對待測單元中的五根FBG的光譜進(jìn)行檢測之前，先將所述光學(xué)開關(guān)22、23連接到所述傳感單元2上，根據(jù)所述記錄模塊4記錄的頻域和時域的出射脈沖信號，將所述頻域和時域脈沖信號對應(yīng)的干涉條紋的峰值坐標(biāo)采用4階多項式擬合，即可得到“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系(即“頻率-時間映射”函數(shù))，如圖2所示，也就是說，根據(jù)所述“頻率-時間映射”函數(shù)，就能實現(xiàn)頻域干涉條紋和時域干涉條紋的相互轉(zhuǎn)化。所述時域和頻域干涉條紋的對應(yīng)關(guān)系可以用來對整個系統(tǒng)進(jìn)行“頻-時”映射校準(zhǔn)。具體地當(dāng)所述光學(xué)開關(guān)22、23連接到所述傳感單元2時，分別測得頻域和時域的出射脈沖信號(干涉條紋)，找出兩個出射脈沖信號中的對應(yīng)峰值位置，并使用4階多項式擬合，得到頻率-時間映射關(guān)系λ = 1557. 985-1. 046t_7. 728 X 10_4t2_l. 738X 10_5t3 (3)其中，波長λ和時間t的單位分別為納米和納秒。
然后，在對待測元件中的五根FBG進(jìn)行超快光譜分析時，再將所述光學(xué)開關(guān)22、23連接到所述待測單元上。為了達(dá)到快速測量的目的，只測量記錄模塊4輸出的時域脈沖信號波形，然后通過式(3)得到的頻率-時間映射關(guān)系，將所述時域脈沖信號波形轉(zhuǎn)化得到與之對應(yīng)的頻譜波形，即可實現(xiàn)對于待測FBG的超高速光譜檢測。在本發(fā)明的一個實施例中，選用的飛秒激光器的型號為頂RAFemtolite 780ModelB-4-FC-PD，壓電陶瓷納米平移臺10的型號為PModel P-752. 1CD，其驅(qū)動器9型號為PIModel E-665. CR，串聯(lián)的色散補償光纖的總色散為-952. 4ps/nm,并設(shè)定FBG15的時域頻域位置為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原點[Ons，1557. 985nm]。所述四根FBG7寫在13. 96cm長度的單模光纖上，所述壓電陶瓷納米平移臺10的精度為O. 2nm,因此，所加軸向應(yīng)力的精度為I. 43η ε ;所述壓電陶瓷納米平移臺移動17步，每次移動距離為2 μ m ;上述五根FBG =FBG0到FBG5的波長中心和峰值反射率分別為(1550. 173nm，0. 9072)，(1551. 129nm，O. 6259)，(1552. 061nm,0.7169)，(1553. 035nm，0. 6658)，(1554. 023nm,0. 6865)和(1557. 985nm，0· 9776)。使用光譜儀21和示波器20測得的光譜信號和時域波形如圖3所示，圖3中(a)為頻域透射譜隨應(yīng)力的變化示意圖，(b)為時域透射譜隨應(yīng)力的變化示意圖。因為色散補償光纖的群速度色散為負(fù)，所以圖3中，時域波形是頻域波形的水平翻轉(zhuǎn)像。從圖4飛秒脈沖經(jīng)過FBG組的頻域透射光強度等高線圖(圖4(a)為時域透射譜，(b)為頻域透射譜)中可以看出在軸向應(yīng)力作用下，F(xiàn)BG的中心波長線性移動；然而在時域，F(xiàn)BG的移動軌跡偏離直線，這是由于高階色散的影響。本發(fā)明中，使用式(3)可以將時域波形轉(zhuǎn)化為頻域信息，如圖5所示，對圖中的每一個FBG頻譜波形,進(jìn)行基于Levenberg-Marquardt算法的最小二乘法高斯函數(shù)非線性擬合，就可以得到每一個FBG的中心波長。本發(fā)明所使用的高斯擬合函數(shù)為(}(λ) = Rc-{AIW^)^\-2[{X-Xc)IW^\(4)其中，Bc為強度偏置量，A是高斯曲線包含的面積，W是FBG的寬度，λ。是FBG的中心波長。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述示波器20使用實時采樣數(shù)字磷光示波器(Tektronix Model TDS7704B, 7GHz bandwidth，20Gs/s)，在該示波器中，一幀可以采集 194個時域光譜。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出一種光纖光柵實時光譜分析方法，如圖6所示，該方法包括以下步驟步驟SI，發(fā)射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖；
所述步驟S I進(jìn)一步包括對所述飛秒激光脈沖進(jìn)行強度衰減的步驟，以避免飛秒激光脈沖的高峰值功率導(dǎo)致光纖中的非線性現(xiàn)象。步驟S2，使所述發(fā)射脈沖信號發(fā)生干涉；該步驟中，使用串聯(lián)干涉儀使所述發(fā) 射脈沖信號發(fā)生干涉。步驟S3，對發(fā)生干涉之后得到的脈沖進(jìn)行展寬；該步驟中，對脈沖信號進(jìn)行展寬的三階色散和低階色散對應(yīng)的傳遞函數(shù)記為H1 (ω)和H2 (ω)，由下式定義
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵實時光譜分析裝置，其特征在于，該裝置包括光源模塊(I)、傳感單元(2)、色散単元(3)、記錄模塊(4)和待測單元，其中 所述光源模塊(I)用于發(fā)射脈沖； 所述傳感単元(2)和所述待測単元通過光學(xué)開關(guān)(22)連接所述光源模塊I ; 所述傳感単元(2)用于使所述發(fā)射脈沖信號發(fā)生干渉； 所述待測単元包括多根串聯(lián)的光纖布拉格光柵FBG(7、8)、壓電陶瓷納米平移臺(10)及其驅(qū)動器(9);所述壓電陶瓷納米平移臺(10)與除最后ー個FBG的其他FBG(7)并聯(lián)，所述壓電陶瓷納米平移臺(10)與其驅(qū)動器(9)相連； 所述色散単元(3)通過光學(xué)開關(guān)(23)連接所述傳感単元(2)和所述待測単元，用于對所述傳感単元(2)或所述待測單元發(fā)射的脈沖進(jìn)行展寬； 所述記錄模塊(4)連接所述色散単元(3)，用于記錄頻域和時域的出射脈沖信號； 在對待測單元中的FBG的光譜進(jìn)行檢測之前，先將所述光學(xué)開關(guān)(22)、(23)連接到所述傳感単元(2)上，根據(jù)所述記錄模塊(4)記錄的頻域和時域的出射脈沖信號，得到“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系； 然后，在對待測元件中的FBG進(jìn)行超快光譜分析吋，將所述光學(xué)開關(guān)(22)、(23)連接到所述待測単元上，測量記錄模塊⑷輸出的時域脈沖信號波形，通過所述“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系，將所述時域脈沖信號波形轉(zhuǎn)化得到與之對應(yīng)的頻譜波形，完成對于待測FBG的超高速光譜檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述光源模塊(I)包括飛秒激光器(5)和光衰減器出)；其中，所述飛秒激光器(5)用于發(fā)射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖，所述光衰減器(6)用于對所述飛秒激光脈沖進(jìn)行強度衰減，以避免飛秒激光脈沖的高峰值功率導(dǎo)致光纖中的非線性現(xiàn)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述傳感単元(2)采用的傳遞函數(shù)事先設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述傳感単元(2)為串聯(lián)干涉儀，其依次包括保偏光纖(12)和起偏器(14)，其中，所述保偏光纖(12)用于將入射脈沖光分成兩個偏振模式，并分別沿著保偏光纖(12)的快軸和慢軸傳播；所述起偏器(14)用于將沿著所述保偏光纖(12)的快軸和慢軸傳播的兩束光在所述起偏器(14)上發(fā)生干渉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述傳感単元(2)還包括偏振控制器(11)和偏振控制器(13)，所述偏振控制器(11)用于控制入射偏振光相對保偏光纖(12)偏振主軸的角度；所述偏振控制器(13)用于調(diào)節(jié)出射偏振光相對起偏器(14)的角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述多根串聯(lián)的FBG(7、8)中，最后I根FBG(8)為ー組，其他FBG(7)為ー組，所述FBG(8)不受軸向應(yīng)力，而其它FBG(7)均裝載在納米平移臺上，當(dāng)其受到軸向應(yīng)カ時，光柵光譜發(fā)生變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述色散単元(3)包括FBG(15)、兩卷色散補償光纖(16、18)，其中，所述傳感単元(2)發(fā)出的光首先經(jīng)過FBG(15)，所述兩卷色散補償光纖(16、18)串聯(lián)起來對FBG(15)發(fā)出的光脈沖進(jìn)行時域展開處理，以使FBG(15)發(fā)出的光脈沖的光譜結(jié)構(gòu)在時域上充分展開。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述FBG(15)放置在溫度控制環(huán)境中，其光譜位置不受溫度和應(yīng)カ的影響，因此作為整個系統(tǒng)的光譜參考點。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述色散単元(3)還包括摻鉺光纖放大器(17)，置于所述兩卷色散補償光纖的中間，以增強光信號的強度，提高信噪比。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述色散単元(3)中用于對發(fā)射脈沖進(jìn)行展寬的三階色散和低階色散對應(yīng)的傳遞函數(shù)記為H1(Co)和H2(Co)，由下式定義
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述記錄模塊(4)包括光譜儀(21)、光電探測器(19)和示波器(20)，其中，所述光譜儀(21)用于探測出射頻域信號的頻域光譜；所述光電探測器(19)用于接收出射時域信號并將其輸入到示波器(20)上進(jìn)行顯示。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，根據(jù)所述記錄模塊(4)記錄的頻域和時域的出射脈沖信號，得到“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系進(jìn)ー步為 找出所述頻域和時域的出射脈沖信號中的對應(yīng)峰值位置，并使用4階多項式擬合，得到頻率-時間映射關(guān)系入=1557. 985-1. 046t-7. 728 X l(T4t2-l. 738X l(T5t3， 其中，波長、和時間t的單位分別為納米和納秒。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述將時域脈沖信號波形轉(zhuǎn)化得到與之對應(yīng)的頻譜波形，完成對于待測FBG的超高速光譜檢測進(jìn)ー步包括對每ー個FBG的頻譜波形進(jìn)行基于Levenberg-Marquardt算法的最小ニ乘法高斯函數(shù)非線性擬合,得到姆ー個FBG的中心波長。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，用于擬合的高斯函數(shù)為
15.一種光纖光柵實時光譜分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟SI，發(fā)射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖； 步驟S2，使所述發(fā)射脈沖信號發(fā)生干渉； 步驟S3，對發(fā)生干渉之后得到的脈沖進(jìn)行展寬； 步驟S4，記錄并顯示頻域和時域的出射脈沖信號； 步驟S5，根據(jù)所述頻域和時域的出射脈沖信號，得到“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系；步驟S6，將待測的多個光纖布拉格光柵FBG串聯(lián)起來，將除最后ー個FBG的所有FBG與壓電陶瓷納米平移臺并聯(lián)； 步驟S7，發(fā)射用于光柵光譜分析的飛秒激光脈沖； 步驟S8，對經(jīng)過待測FBG的脈沖信號進(jìn)行展寬；步驟S9，記錄時域脈沖信號波形，通過所述“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系，將所述時域脈沖信號波形轉(zhuǎn)化得到與之對應(yīng)的頻譜波形，完成對于待測FBG的超高速光譜檢測。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述步驟SI和步驟S7進(jìn)ー步包括對所述飛秒激光脈沖進(jìn)行強度衰減的步驟，以避免飛秒激光脈沖的高峰值功率導(dǎo)致光纖中的非線性現(xiàn)象。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述步驟SI中，使用串聯(lián)干涉儀使所述發(fā)射脈沖信號發(fā)生干渉。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述步驟S3和步驟S8中，對脈沖信號進(jìn)行展寬的三階色散和低階色散對應(yīng)的傳遞函數(shù)記為H1(Co)和H2(Co)，由下式定義
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述步驟S5進(jìn)ー步為找出所述頻域和時域的出射脈沖信號中的對應(yīng)峰值位置，并使用4階多項式擬合，得到“頻率-時間”映射校準(zhǔn)關(guān)系入=1557. 985-1. 046t-7. 728 X l(T4t2-l. 738X l(T5t3， 其中，波長、和時間t的單位分別為納米和納秒。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述步驟S9中，將時域脈沖信號波形轉(zhuǎn)化得到與之對應(yīng)的頻譜波形，完成對于待測FBG的超高速光譜檢測進(jìn)ー步包括對每ー個FBG的頻譜波形進(jìn)行基于Levenberg-Marquardt算法的最小二乗法高斯函數(shù)非線性擬合，得到每ー個FBG的中心波長。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，用于擬合的高斯函數(shù)為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖光柵實時光譜分析裝置和方法，該裝置包括光源模塊、傳感單元、色散單元、記錄模塊和待測單元。本發(fā)明首先使用光源模塊、傳感單元、色散單元和記錄模塊獲得“頻率-時間映射”關(guān)系，然后將傳感單元替換為待測單元，利用光源模塊、待測單元、色散單元和記錄模塊采集得到時域脈沖信號，利用“頻率-時間映射”關(guān)系將其轉(zhuǎn)換為頻域信號，從而實現(xiàn)對于FBG的超快光譜分析。由于示波器對時域信號的采集相比較直接使用光譜儀測量譜線要快，因此本發(fā)明可以實現(xiàn)光譜的快速分析。同時由于本發(fā)明使用飛秒激光脈沖作為光源，因此本發(fā)明能夠達(dá)到大的測量動態(tài)范圍。
文檔編號G01J3/28GK102853913SQ20121031546
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者夏海云, 胡冬冬, 孫東松, 竇賢康, 舒志峰, 薛向輝 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)