专利名称：一种dfb光纤激光器型光纤麦克风及其分布式阵列装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的光纤麦克风能够形成分布式阵列，主要包括串联、并联连接两种方 式形成光纤麦克风的分布式阵列。且只需要一个高功率LD泵浦光源。如果需要形成一个 光纤麦克风的分布式阵列，只需根据所要设置的光纤麦克风的数量选择一定数量的波分复 用器和解调仪。这些光纤麦克风的初始布拉格波长必须有一定的间隔(如附图3所示)，以 便实现波分复用和避免相互干饶。根据C波段密集波分复用器可分信道的数量，并考虑避 免不同光纤麦克风激光信号之间的相互干扰。我们选择它们的间隔在4nm左右，因此光纤 麦克风分布式阵列中光纤麦克风的数量N最多是8个。 —种利用串联连接方式形成的光纤麦克风分布式阵列装置，包括LD泵浦源、DFB 光纤激光器、相位干涉仪、解调仪、波分复用器、隔离器，其特征在于将DFB光纤激光器作为 外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风，2-8个光纤麦克风串联在一起组成串联光 纤麦克风阵列，串联光纤麦克风阵列的一端连接波分复用器，波分复用器另一端分别经由 光纤连接LD泵浦源和隔离器，隔离器另一端经由光纤连接相位干涉仪，相位干涉仪另一端 由光纤连接C波段密集波分复用器，C波段密集波分复用器分别经由光纤同串联声光转换 器阵列中相对应的解调仪相连接；每个DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风声光转 换器的两个输出入端口。 串联光纤麦克风分布式阵列装置的工作过程如下首先打开LD泵浦光源，使泵浦 光通过波分复用器依次进入每一个光纤麦克风内部的DFB光纤激光器内，DFB光纤激光器 内部产生的波长为布拉格波长的激光。由于所选用的每一个DFB光纤激光器的光纤光栅周期长度有一定差值，它们的布拉格波长有一定的间隔，所以产生的激光波长也有同等间隔。 因此这N个波长有一定间隔的激光能够实现波分复用，并且每个DFB光纤激光器产生的激 光彼此都在对方的透明域内，即一个光纤激光器产生的激光都能在反射很小的情况下从另 外的光纤激光器中透射过去。这样，N个激光器产生的激光通过波分复用器依次进入隔离 器、相位干涉仪，进入C波段密集波分复用器，分成N路光分别进入N个解调仪。当有人使 用其中一个声光转换器说话时，DFB激光器内部的光纤光栅受声波应变的作用，布拉格波长 产生漂移，DFB激光器产生的激光的波长做同样漂移。将载有声波信号的激光通过相位干 涉仪作相位调制，然后通过解调仪解调出声波信号，并还原成使用光纤麦克风说话的人的 声音，实现这一路声光转换器的麦克风作用。由于不同声光转换器之间互不干扰，所以N路 声光转换器可同时实现麦克风作用。 —种利用并联连接方式形成的光纤麦克风分布式阵列装置，包括LD泵浦源、DFB 光纤激光器、相位干涉仪、解调仪、波分复用器、隔离器，其特征在于将DFB光纤激光器作为 外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风，2-8个光纤麦克风和对应的波分复用器相
连接后并联在一起组成并联光纤麦克风及波分复用器阵列，上述阵列中的波分复用器一方 面经光纤和对应的耦合器连接后共同接在LD泵浦源上，另一方面经光纤和C波段密集波分 复用器连接；C波段密集波分复用器另一端经由光纤连接到隔离器，隔离器另一端经由光 纤连接相位干涉仪，相位干涉仪另一端由光纤连接到另一相同C波段密集波复用器，经C波 段密集波复用器分离出不同波长的激光信号，由光纤连接到各自的解调仪，经解调仪解调 出各自的声波信号；每个DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风的两个输出入端口 。
并联光纤麦克风分布式阵列装置的工作过程如下首先打开LD泵浦光源，使泵浦 光通过耦合器、波分复用器，分别进入每一个光纤麦克风，每个光纤麦克风内部的DFB光纤 激光器产生波长为布拉格波长的激光。由于所选用的每一个光纤麦克风内部DFB光纤激光 器的光纤光栅周期长度有一定差值，所以它们的布拉格波长有一定间隔，故产生的激光波 长也有同等间隔。因此这N个波长有一定间隔的激光能够实现波分复用。这样，N个激光 器产生的激光依次通过隔离器、C波段密集波分复用器，进入一根光纤传输并通过隔离器、 相位干涉仪，再次进入一个C波段密集波分复用器，分成N路光分别进入N个解调仪。当有 人使用其中一个声光转换器说话时，DFB光纤激光器内部的光纤光栅受声波应变的作用，布 拉格波长产生漂移，DFB光纤激光器产生的激光的波长做同样漂移。将载有声波信号的激 光通过相位干涉仪作相位调制，然后通过解调仪解调出声波信号，并还原成使用光纤麦克 风说话的人的声音，实现这一路声光转换器的麦克风作用。由于不同声光转换器之间互不 干扰，所以N路声光转换器可同时实现麦克风作用。 本发明光纤麦克风具有广泛的应用范围，可以在电磁干扰强、易燃易爆、保密要求 高的场所，如煤矿、电厂、核电站、化工厂等，实现内部向外部通信。其内部的DFB光纤激光 器属于波长调制型光纤传感器，具有比较高的灵敏度，较大的动态范围，很高的精度，非常 小的体积。光纤麦克风可以根据具体地点选择不同封装，以进行防震、防潮、防污染等。该 发明抗电磁干扰能力强、易于多点复用、传感组件探头不带电，故使用安全。
图1是本发明DFB光纤激光器型光纤麦克风的结构示意图。
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其中1、 LD泵浦光源，2、光纤麦克风，3、波分复用器，4、隔离器，5、相位干涉仪，6、 解调仪，7、光纤。 图2是本发明光纤麦克风的DFB光纤激光器型光纤麦克风的结构示意图。 其中8、LD泵浦光，9、左端输出的激光，10、右端输出的激光，11、非对称Ji相移光
纤光栅，12、铒、镱共掺光纤，13、光纤麦克风的封装盒。 图3是本发明光纤麦克风分布式阵列中DFB光纤激光器的布拉格波长，由图中可 知光纤麦克风分布式阵列中的DFB激光器的布拉格波长之间存在有一定的间隔。
图4是光纤麦克风的串联分布式阵列装置的示意图。 其中1、 LD泵浦光源，2、光纤麦克风，3、波分复用器，4、隔离器，5、相位干涉仪，7、 光纤，14、串联光纤麦克风阵列，15、解调仪组，16、 C波段密集波分复用器。
图5是光纤麦克风的并联分布式阵列装置的示意图。 1、 LD泵浦光源，2、光纤麦克风，3、波分复用器，4、隔离器，5、相位干涉仪，7、光纤， 16、 C波段密集波分复用器，17、并联光纤麦克风及波分复用器阵列，18、耦合器，19、解调仪 组，
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1 :其实现装置包括LD泵浦源、光纤麦克风2、 本发明实施例如图1-2所示，一种DFB光纤激光器型光纤麦克风，包括LD泵浦光 源1、DFB激光传感器、波分复用器3、隔离器4、相位干涉仪5、解调仪6，其特征在于将内部 写有非对称n相移光纤光栅的铒、镱共掺光纤的DFB光纤激光器作为外部声音信号的接受 和转换装置即光纤麦克风2，DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风2的两个输出入端 口 ，其一端连接波分复用器3，波分复用器3另一端分别经由光纤7连接LD泵浦光源1和隔 离器4，隔离器4另一端经由光纤7连接相位干涉仪5，相位干涉仪5另一端由光纤7连接 解调仪6。 —种利用串联连接方式形成的光纤麦克风分布式阵列装置，如图3-4所示，包括 LD泵浦源1、光纤麦克风2、波分复用器3、隔离器4、相位干涉仪5、解调仪6，其特征在于将 DFB光纤激光器作为外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风2， 3个光纤麦克风2串 联在一起组成串联光纤麦克风阵列14，串联光纤麦克风阵列14的一端连接波分复用器3， 波分复用器3另一端分别经由光纤7连接LD泵浦源1和隔离器4，隔离器4另一端经由光 纤7连接相位干涉仪5，相位干涉仪5另一端由光纤7连接C波段密集波分复用器16，C波 段密集波分复用器16分别经由光纤同串联声光转换器阵列14中相对应的解调仪相连接； 多个解调仪组成解调仪组15，每个解调仪分别对应各自光纤麦克风，每个DFB光纤激光器 光纤的两端作为光纤麦克风的两个输出入端口。 —种利用并联连接方式形成的光纤麦克风分布式阵列装置，如图3、5所示，包括 LD泵浦光源1、光纤麦克风2、相位干涉仪5、解调仪、波分复用器3、隔离器4，其特征在于将 DFB光纤激光器作为外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风2， 3个光纤麦克风2和 对应的波分复用器3相连接后并联在一起组成并联声光转换器及波分复用器阵列17，上述 阵列中的波分复用器3 —方面经光纤和对应的耦合器18连接后共同接在LD泵浦源1上，另一方面经光纤和C波段密集波分复用器16连接；C波段密集波分复用器16另一端经由 光纤7连接到隔离器4，隔离器4另一端经由光纤7连接相位干涉仪5，相位干涉仪5另一 端由光纤7连接到另一个C波段密集波分复用器16，经此C波段密集波分复用器16分离 出不同波长的激光信号，由光纤7连接到各自的解调仪，经解调仪解调出各自的声波信号， DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风2的两个输出入端口。
实施例2 : 同实施例l，只是其中的利用串联连接方式形成的光纤麦克风分布式阵列装置中 的光纤麦克风和对应的解调仪组15中解调仪的个数分别为8个；利用并联连接方式形成的 光纤麦克风分布式阵列装置中的光纤麦克风和对应的波分复用器、耦合器18及解调仪组 19中解调仪的个数分别为8个。 本发明实施例中的LD泵浦光源选用980nmLD泵浦光源，波分复用器选用 980/1550WDM，相位干涉仪选用非平衡MZ干涉仪，解调仪采用optiphase公司的0PD4000相 位解调仪和放音装置如音响、喇叭。非平衡MZ相位干涉仪上用压电陶瓷与偏振控制仪进行 相位补偿和偏振态控制以提高精度。
权利要求
一种DFB光纤激光器型光纤麦克风，包括LD泵浦光源、DFB光纤激光器、相位干涉仪、解调仪、波分复用器、隔离器，其特征在于将内部写有非对称π相移光纤光栅的铒、镱共掺光纤的DFB光纤激光器作为外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风，DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风的两个输出入端口，其一端连接波分复用器，波分复用器另一端分别经由光纤连接LD泵浦光源和隔离器，隔离器另一端经由光纤连接相位干涉仪，相位干涉仪另一端由光纤连接解调仪。
2. —种如权利要求1所述的光纤麦克风串联连接形成的光纤麦克风分布式阵列，包括LD泵浦源、DFB光纤激光器、相位干涉仪、解调仪、波分复用器、隔离器，其特征在于将DFB光纤激光器作为外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风，2-8个光纤麦克风串联在一起组成串联光纤麦克风阵列，串联光纤麦克风阵列的一端连接波分复用器，波分复用器另一端分别经由光纤连接LD泵浦源和隔离器，隔离器另一端经由光纤连接相位干涉仪，相位干涉仪另一端由光纤连接C波段密集波分复用器，C波段密集波分复用器分别经由光纤同串联声光转换器阵列中相对应的解调仪相连接；每个DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风声光转换器的两个输出入端口。
3. —种如权利要求1所述的光纤麦克风并联连接形成的光纤麦克风分布式阵列，包括LD泵浦源、DFB光纤激光器、相位干涉仪、解调仪、波分复用器、隔离器，其特征在于将DFB光纤激光器作为外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风，2-8个光纤麦克风和对应的波分复用器相连接后并联在一起组成并联光纤麦克风及波分复用器阵列，上述阵列中的波分复用器一方面经光纤和对应的耦合器连接后共同接在LD泵浦源上，另一方面经光纤和C波段密集波分复用器连接；C波段密集波分复用器另一端经由光纤连接到隔离器，隔离器另一端经由光纤连接相位干涉仪，相位干涉仪另一端由光纤连接到另一相同C波段密集波复用器，经C波段密集波复用器分离出不同波长的激光信号，由光纤连接到各自的解调仪，经解调仪解调出各自的声波信号；每个DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风的两个输出入端口。
全文摘要
一种DFB光纤激光器型光纤麦克风，属光纤传感和光纤通信领域。其实现装置包括LD泵浦光源、DFB光纤激光器、波分复用器、隔离器、相位干涉仪、解调仪，其特征在于将DFB光纤激光器作为外部声音信号的接受和转换装置即光纤麦克风，DFB光纤激光器光纤的两端作为光纤麦克风的两个输出入端口，将其一端连接波分复用器，波分复用器另一端分别经由光纤连接LD泵浦源和隔离器，隔离器另一端经由光纤连接相位干涉仪，相位干涉仪另一端由光纤连接解调仪。本发明具有广泛的应用，传感器体积小，不受电磁干扰，可用于易燃、易爆气体的场所。该发明抗电磁干扰能力强、易于多点复用、传感组件探头不带电，故使用安全。
文档编号H04J14/02GK101729145SQ200910229780
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者常军, 李国超, 王青圃, 白芬 申请人:山东大学