(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210648506.8 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 中国计量科 学研究院 地址 100013 北京市朝阳区北三环东路18 号 (72)发明人 王光耀　孙建平　李婷　 (74)专利代理 机构 北京君琅知识产权代理有限 公司 16017 专利代理师 侯宁 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种微结构光纤传感网络及构建方法 (57)摘要 本发明公开了一种微结构光纤传感网络及 构建方法， 一个DWDM对应待测物质的两个吸收峰 波长， DWDM的利用率更高， 当通道数量较多时网 络搭建成本大幅降低。 另外， 本发明选取待测物 质最强的两个吸收峰波长进行传感， 实现了全部 通道的高灵敏度传感。 本发明的通道数量不受待 测物质吸收峰波长数量的限制， 可根据需求拓展 通道数量。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115060672 A 2022.09.16 CN 115060672 A 1.一种微结构光纤传感网络构建方法， 其特征在于， 选用半导体激光器作为泵浦源； 将 半导体激光器与滤波 型波分复用器相连， 滤波 型波分复用器能够将半导体激光器射出的泵 浦光送至掺铒光纤中， 且能够将 循环过程中产生的反馈光持续送入光路中； 选用光纤F ‑P滤 波器作为选频器件连接于所述掺铒光纤， 用于滤光并扫描输出波长， 所述光纤F ‑P滤波器连 接于精密电源模块， 所述精密电源模块接入电脑控制系统， 电脑控制系统可控制精密电源 模块加在光纤F ‑P滤波器的电压， 实现对光纤F ‑P滤波器输出波长的控制； 采用时分复用 和 波分复用技术， 通过一个1 ×N的光开关和N个密集波分 复用器， 将传感通道数量拓展为2N个 传感通道； 每个密集波分复用器对应两个传感点， 这两个传感点选择传感待测物质吸收最强的位 置从而增强传感的灵敏度； 通过一个1 ×N光纤合束器将密集波分复用器的所有公共端口合 路， 然后将所述光纤合束器接入一个10： 90输出耦合器， 所述10： 90输出耦合器的10％端口 和90％端口分别连接到光谱分析仪和滤波 型波分复用器， 分别向光谱分析仪和滤波 型波分 复用器输出激光和反馈光； 根据待测物质最强两个吸收峰对应波长选取密集波分复用器， 使其中一个吸收峰波长 位于所选取的密集波分 复用器的中心波长范围内， 另一个吸收峰波长位于所选取的密集波 分复用器的中心波长范围之外， 通过精密电源模块控制F ‑P滤波器的输出波长， 使F ‑P滤波 器只扫描两个最 强吸收峰附近的波长； 每切换到光开关的一个端口便对连接该端口的密集 波分复用器对应的两个吸 收峰进行扫描， 扫描结束后切换至光 开关的下一端口。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 光开关的每一路端口分别与一个3dB耦合 器相连， 所述3 dB耦合器作为分束器用于将光一分为二； 每个3dB耦合器分出的两路光分别 通过微结构光纤进入一个密集波分 复用器的pass端和reflect端后从该密集波分复用器的 com端输出。 3.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述半导体激光器的光谱范围为 980nm， 功率范围0 ‑700mW。 4.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 滤波型波分复用器的光谱范围为980/ 1550nm。 5.根据权利要求1所述的构建方法， 其特 征在于， 利用隔离器确保光路的单向循环。 6.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述光纤F ‑P滤波器的光谱范围为 108nm， 精细度为10 090。 7.根据权利 要求1所述的构 建方法， 其特征在于， 所述精密电源模块的分辨率为100nV， 采样率为1.8MS/s。 8.一种利用权利要求1 ‑7任一所述的方法构建的微结构光纤传感网络， 其特征在于， 包 括半导体激光器、 滤波型波分复用器、 掺铒光纤、 隔离器、 光纤F ‑P滤波器、 精密电源模块、 1 ×N的光开关、 N个密集波分复用器、 光纤合束器、 10： 90输出耦合器、 光谱分析仪和电脑控制 系统； 所述半导体激光器、 滤波型波分复用器、 掺铒光纤、 光纤F ‑P滤波器依次连接， 所述光纤 F‑P滤波器与光开关的N个端口可依次切换连接； 所述光纤F ‑P滤波器5还连接于精密电源模 块， 所述精密电源模块连接于电脑控制系统， 电脑控制系统可控制精密电源模块加在光纤 F‑P滤波器上的电压， 以控制光纤F ‑P滤波器的输出波长； 光纤F ‑P滤波器连接至所述 1×N的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115060672 A 2光开关， 所述 1×N的光开关和N个密集波分 复用器构成2 N个传感通道； 所有密集波分复用器 的公共端口均连接至光纤合束器， 所述光纤合束器连接于10： 90输出耦合器， 所述10： 90输 出耦合器的10％端口和90％端口分别连接 到光谱分析仪和滤波型波分复用器。 9.根据权利要求8所述的微结构光纤传感网络， 其特征在于， 光开关的每一路端口分别 与一个3dB耦合器相连， 所述3dB 耦合器作为分束器用于将光一分为二； 每个3dB耦合器 分出 的两路光分别通过微结构光纤进入一个密集波分 复用器的pass端和reflect端后从该密集 波分复用器的com端输出。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115060672 A 3