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专利号: 2020116442750
申请人: 上海第二工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微波光子滤波器的传感系统,包括:宽谱光源(101),用于产生发出的放大自发辐射光(Amplified spontaneous emission light);

电光调制器(102),用于将频率范围为f1‑f2的射频信号调制到电光调制器上,即形成以FSR(Free spectral range)为周期的频谱,其中FSR为微波光子滤波器的自由频谱范围,即其中C为光的传播速度,ne为待测的气体折射率,L为光纤的传输长度,且f1和f2满足:|f2‑f1|=nFSR;

光纤环形器(103),该光纤环形器为包含3个端口的光纤环形器(包含端口1,端口2,端口3),用来将从端口1输入的信号光传输到端口2所连接的传感光纤1中,其端口1连接电光调制器,端口2连接传感光纤,端口3连接光电探测器;

传感光纤(104),该光纤为长度为L,用来形成微波光子滤波器,其一端口a连接光纤环形器的2端口,另一端口b空置作为感应器件,来感知待测气体环境温度的改变,气体温度改变将直接作用于传输光纤的空置PC光纤接头上;

温箱(105),用来改变待测气体环境的温度;

光电探测器(106),用来把光信号转化为电信号;

频谱分析模块(107),用来把光电探测器输出的电信号转化为频率域的输出,通过对不同频率的电信号响应形成微波光子滤波器的频率响应,即显示输出信号的频谱。

2.如权利要求1所述的系统,其特征为:该系统中所用到的传感光纤(104)为两端都为PC(Physical Contact)型光纤端口的传感光纤,其a端与是APC型光纤端面的环形器2口连接,b端空置作为感应器件;

或者,该传感光纤(104)为a端是APC(Angle Physical Contact)型光纤端面,b端是PC型光纤端面的传感光纤,其a端与是PC型光纤端面的环形器2口连接;

该微波光子传感系统是通过传感光纤(104)的两个PC(Physical Contact)型端口之间的反射,形成微波光子滤波器。

3.如权利要求1所述的系统,其特征为:光纤环形器2端口的光纤端面为APC(Angle Physical Contact)型的光纤端面,其所连接的是传感光纤(104)的a端,即此处的光纤连接为环形器2端口的APC型光纤端面和传感光纤的PC型光纤端面的连接;

或者,光纤环形器2端口的光纤端面为PC(Physical Contact)型的光纤端面,其所连接的是传感光纤(104)的a端,即此处的光纤连接为环形器2端口的PC型光纤端面和传感光纤的APC型光纤端面的连接。

4.如权利要求1所述的系统,其特征为:该微波光子滤波器传感系统可以采用如下的测量方法,当端面所接触的气体温度发生改变时,所探测到的射频信号强度发生变化,从而改变微波光子滤波器在谐振频率fr处的射频信号幅度值P(fr)。

5.如权利要求1所述的系统,可根据如下方法测量光纤端面所接触的气体温度改变时所检测到的射频信号幅度值P(fr):a)确定宽谱光源的输出光功率PBOS,以及加载到电光调制器上射频信号的功率,或者射频功率对应的射频电压数值;

b)在传感端面直接接触空气的状态下,测量常温状态下的射频信号的扫频谱;

c)在传感端面直接接触空气的状态下,改变周围气体环境的温度,测量每个温度下的射频信号扫频谱;

d)读取已测得扫频谱中的n个最小射频功率值Pminn(dBm),{Pmin1,Pmin2...Pminn},每个最小值所对应的频率即为谐振频率fr,其对应的射频幅度值记为P(frn),单位为dBm,e)对每个温度状态下所得到n个谐振频率处的射频功率值P(frn)做差,得到温度改变时的射频幅度差ΔP(frn)(dB),再对得到的n个射频幅度差ΔP(frn)(dB)求平均值,即f)根据a)‑‑e)的测量方法,通过计算当温度改变时对应的每个谐振频率fr处的射频幅度值变化的平均值,即可测得该气体环境的温度改变。

6.如权利要求1所述的系统,其特征为:在实际测量中,对于不同的待测气体环境,用权利要求5中对应的检测方法进行测量,所得结果按照权利要求5所述方法进行数据处理。