在近几年, 在光纤通信技术高速发展的背景下, 光纤光栅传感技术也得到了飞跃式的发展, 特别是在桥梁、建筑、石油工业等领域[1,2]。可调谐光滤波器作为光纤光栅系统的重要组成部分也取得了巨大的发展, 可调谐光滤波器在一定的波长范围内, 对特定的频率或者光波长具有选择通过的特性。在光纤光栅传感系统中, 可调谐光滤波器作为解调器[3], 当作用在其上的外场改变时, 腔内的参量也随之改变, 通过光学特性之间的相互作用, 可以对特定波长进行选择性通过。本文从模拟和数字两个方面进行电路设计, 使得可调谐光滤波器可以自由地设定中心波长, 选择出一种特定频率的光信号。
数控可调谐光滤波器电压控制电路采用8位MCU (型号P89C52) 来控制数字转模拟电路 (DAC) , 通过MCU可以自由地控制锯齿波的幅度和频率。
在DAC的控制下, 调谐控制电压不断改变, 可调谐光滤波器的中心的波长可以控制合理的范围之内, 达到良好的选频效果。
模拟可调频率的锯齿波扫描电压可以改变光纤法布里-珀罗可调谐滤波器中心波长扫描的速度, 保证在一个周期内扫描到更多的光信息。电路采用了波形发生器ICL8038, ICL8038单片集成了高精度正弦波, 三角波, 锯齿波和脉冲波信号发生电路。利用较少的元件, 可以产生频率从0.001Hz到超过300kHz的锯齿波扫描电压。
由于锯齿波还有丰富的谐波分量, 当多种谐波分量驱动容性负载时候, 会导致锯齿波产生谐波失真, 由于光纤法布里-珀罗可调谐滤波器是一种容性负载, 光纤法布里-珀罗可调谐滤波器的电容参数在0到3微法之间。所以在电路的设计的时候需要考虑到容性负载的匹配的问题[4,5]。
本文介绍了光纤法布里-珀罗可调谐滤波器的工作原理和特性, 并且用数字反馈控制电路, 固定频率锯齿波电路, 可调频率锯齿波电路来驱动滤波器, 使得滤波器的选频特性满足系统的需求。同时针对锯齿波电路驱动容性负载产生失真的问题进行讨论, 提出了解决锯齿波失真的方法。同时设计系统需要考虑到可调谐法布里一泊罗滤波器属于精密器件, 自身微扰与环境的变化都会影响滤波波长的改变。所以今后可以在增强法布里一拍罗滤波器稳定性方面再做些工作。
摘要：可调谐光滤波器是一种波长或者频率的选择器件, 是光纤通信系统及光纤光栅传感系统中的一个关键性器件。它能够动态地从多个不同频率的输入光信号中, 根据需求选择出一种特定频率的光信号, 同时衰减其它的频率成分, 起到选频的作用。同时可调谐光滤波器还可应用在光纤激光器、波长变换器、光放大信号器中实现信号滤波等功能。本文从数字和模拟两个方面对可调谐光滤波器的驱动电路进行研究和设计, 实现可调谐光滤波器优良的滤波性能。
关键词：可调谐滤波器,Atmega128l,单片机,容性负载驱动
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