基于长周期光栅滤波的光栅解调系统

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《基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究》范文

《基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究》篇一一、引言随着科技的进步，光纤光栅传感器在众多领域得到了广泛的应用，如航空航天、土木工程、智能交通等。

光纤光栅传感器以其高灵敏度、抗电磁干扰、长距离传输等优点，成为了现代传感技术的重要分支。

然而，如何准确、快速地解调光纤光栅的信号，一直是研究的热点和难点。

本文将重点研究基于扫描激光器的光纤光栅解调仪，探讨其原理、性能及实际应用。

二、光纤光栅及解调技术概述光纤光栅是一种利用光纤内折射率周期性变化制成的光子器件，具有良好的温度、应变、压力等物理量的传感性能。

其解调技术是指通过某种手段将光纤光栅中的光谱信息转换为电信号，以实现对外界物理量的精确测量。

目前，常见的解调技术包括光谱分析、干涉解调等。

三、基于扫描激光器的光纤光栅解调仪原理基于扫描激光器的光纤光栅解调仪是一种采用扫描激光器对光纤光栅进行扫描解调的技术。

其原理是通过扫描激光器发出激光光束，对光纤光栅进行扫描，使光栅反射的光信号发生变化，通过检测这种变化来获取外界物理量的信息。

四、解调仪的性能研究1. 精度与灵敏度：基于扫描激光器的光纤光栅解调仪具有较高的精度和灵敏度。

其能够精确地检测出光纤光栅的微小变化，从而实现对物理量的精确测量。

2. 稳定性与可靠性：解调仪采用高精度的扫描系统，能够保证长时间的稳定工作，具有良好的可靠性。

此外，其采用先进的数据处理技术，可有效提高测量结果的准确性。

3. 动态范围与响应速度：解调仪具有较大的动态范围，能够适应不同强度的光信号。

同时，其响应速度快，可实现对物理量的实时监测。

五、实际应用基于扫描激光器的光纤光栅解调仪在众多领域得到了广泛的应用。

在航空航天领域，其可用于飞机结构健康监测、卫星姿态控制等；在土木工程领域，可用于桥梁、大坝等结构的安全监测；在智能交通领域，可用于车辆速度、路况等信息的实时监测。

此外，该解调仪还可应用于石油化工、医疗健康等领域。

六、结论基于扫描激光器的光纤光栅解调仪以其高精度、高灵敏度、高稳定性等优点，为光纤光栅传感技术的发展提供了强有力的支持。

光纤光栅解调仪工作原理

光纤光栅解调仪工作原理
光纤光栅解调仪是一种用于光纤传感的解调仪器，它主要由光栅、显
微镜以及光电检测器等部分组成。

下面将介绍光纤光栅解调仪的工作
原理。

在光纤光栅解调仪中，通过发送光信号到光栅，由光栅将光信号反射
至传感区域，之后传感区域发生透射或反射，光信号返回光栅处发生
干涉现象。

同时，测量系统在光栅处对干涉信号进行分析处理，解析
出光信号经过传感区域后所产生的改变。

最后，将解析后的信号通过
光电检测器转化为电信号进行记录和显示。

光栅是光纤光栅解调仪的核心部分，它是一种具有很小的相位差的周
期性结构。

通过将光纤光栅处的光信号反射到传感区域，在返回时经
过光栅时会产生干涉，从而实现对传感区域中光信号的解调。

光电检测器是光纤光栅解调仪中另一个重要部分，它负责将解析后的
干涉信号转化为电信号。

光电检测器采用光电转换器件，将干涉信号
转化为电信号，这个电信号可以被显微镜观察到，然后被记录和显示。

显微镜是用来观察干涉信号的，它可以将解调后的干涉信号通过透镜
或物镜放大，使我们能够更清晰地观察干涉信号的动态变化。

综上所述，光纤光栅解调仪通过干涉现象实现对光信号的解调，这使得它在光纤传感和光通信领域有着广泛的应用。

在实际应用中，需要根据不同的应用场景选择不同的解调仪器，以达到最佳的效果。

长周期光纤光栅传感信号解调技术现状与发展

４
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｃｏｙｔｍＴｃｎｌｇｓＴａｓｕｅｄＭｉｓｓｅｈｏｏｉ）ａｒｅｅ
２１年第３卷第ｌ０１Ｏｌ期
长周期光纤光栅传感信号解调技术现状与发展
华静，月明，刘涛，皇甫晓洪刘
ＡｂｔａｔＯｔａｂｒｇａｉｇｓｎｉｇｔｃｎｌｇｓｏｌｆｔｅｍａｎｒｓａｃｉｃｉｎｎｔｅｒｓａｃｅｄｏｓｒｃ：ｐｉｌｆｅｒｔｅｓｎｅｈｏｏｙｉｉｏｉｅｅｒｈｄｒｔｓｉｈｅｅｒｈｆｌｆｃｉｎｅｈｅｏｉ
（中国计量学院光电学院，浙江杭州３０１）１０８
摘要：光纤光栅传感技术是光纤传感的主要研究方向之一，光纤光栅主要分为光纤Ｂａｇ栅（Ｂ）ｒ光ｇＦＧ和长周期光纤光栅（ＰＧ）ＬＦ。相比于ＦＧ，ＰＧ在应用方面具有独特优势。对ＬＦＢＬＦＰＧ的信号解调方法进
ｇａｎ（ＰＧ．ｏｐｒｄｔＦＧＬＦａａｎｑｅａｖｎａｅｉｒｌｅｐｌａｏｓＴｅｓｎｌｎｒｇｔｒｔｇＬＦ）ＣｍａＢＰＧｈｓｎｕｉｕｄａｔｅａｄａｐｉｔｎ．ｈｉａｉｔｒａｉｅｏｇｎｔｃｉｇｅｏｅ
本文在分析ＬＦＰＧ传感原理的基础上，对ＬＦＰＧ信号解调的几种典型方法进行了综述，并对各种解调技术进行了分
析、比较和展望。１ＬＦ的传感机理ＰＧ

论光栅滤波器的基本原理

论光栅滤波器的基本原理光栅滤波器是一种基于光学原理的滤波器，它利用光栅结构对光进行分散和整理，从而实现对特定频段的光信号进行滤波。

光栅滤波器的基本原理是利用光栅的衍射效应。

光栅是由平行且等间距排列的透明或不透明线条组成的，当入射光线通过光栅时，会发生衍射现象。

光栅的衍射效应可以将入射光分成多个次级光束，每个次级光束的方向和强度取决于光栅的参数和入射角。

在光栅滤波器中，通过控制光栅的参数和入射光的角度，可以选择特定的衍射次级光束进行滤波。

通常情况下，光栅的参数包括线数和线宽，线数决定了衍射次级光束的数量，线宽决定了光的频谱带宽；入射光的角度则决定了衍射次级光束的方向。

光栅滤波器常用的配置是将光栅置于光路中，使入射光线垂直于光栅的平行线方向，并且选择合适的入射角度。

在这种情况下，入射光线可以分为正衍射和负衍射两个部分，正衍射主要发生在入射角度较小的方向，而负衍射主要发生在入射角度较大的方向。

光栅滤波器的滤波效应就是通过选择正衍射或负衍射的部分光来实现。

具体来说，对于一维的光栅滤波器，入射光线通过光栅后，会在不同的角度和位置上产生衍射，并形成不同的衍射光束。

通过调整光栅的参数和入射角度，可以选择特定的衍射光束通过。

对于二维的光栅滤波器，入射光线通过光栅后，会产生多个衍射光束，并形成衍射图样，通过调整光栅的参数和入射角度，可以选择特定的衍射图样进行滤波。

光栅滤波器的滤波特性主要与光栅的参数和入射角度有关。

首先，光栅的线数决定了滤波器的频谱带宽，线数越多，频谱带宽越宽。

其次，光栅的线宽决定了滤波器的频率分辨能力，线宽越窄，频率分辨能力越高。

最后，入射角度的选择可以改变滤波器对特定频段的传输特性，通过调整角度可以使滤波器在不同频率范围内起到不同的滤波效果。

总之，光栅滤波器是一种基于光栅的衍射效应实现滤波的光学器件。

通过调整光栅的参数和入射角度，可以选择特定的衍射光束或衍射图样进行滤波。

光栅滤波器具有频谱带宽宽窄可调和频率分辨能力高的特点，广泛应用于光学通信、光谱分析、光学传感等领域。

基于F—P扫描干涉仪的长周期光纤光栅传感解调系统研究

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｖｌｄｍｏｌｔｏｔｄｏｆｌｎｇｅｉｄｉｅｇａｉｇｓｎｓｒｉｐｅｅｔｄｎｏｅｅｄｕａｉｎｍｅｈｏｏｐｒｏｆｂｒｒｔｎｅｏｓｒｓｎｅ．ＢａｅｎｔｅｆｌｅｈｒｃｅｉｔｃｆＦ— ｓａｎｎｇｉｅｆｒｎｅ。ｉｉｓｄａｈｉｔｒｃｍｐｏｅｓｄＯｈｉｒｃａａｔｒｓｉｓｏＰｃｎｉｎｔｒｅｅｃｔｔｓｕｅｓｔｅｆｌｅｏｎｎｔｏｆｔｍｏｌｔｏｎｓｔｍ．ＯｎｅｏｒｎｓｉｓｏｐｃｒｍｆＬＰＦＧｅｓｒｈｓｂｅｎｉｅｒｇａｈｅｄｅｄｕａｉｙｓｅｆｔａｍｓｉｎｓｅｔｕｏｓｎｏａｅｎｔｒｏ — ｔｏｎｂｙＦ— ｃｎｎｎｎｔｒｅｏｅｅ，ａｄａｐｔｅｅｔｒｈａｎｔｒｄｔｅｄｓｒｂｕｉｆｔｉＰｓａｉｇｉｅｆｒｍｔｒｎｈｏｏｄｔｃｏｓｍｏｉｏｅｈｉｔｉｔｏｎｏｈｅｔａｓｔｅｎｅｓｔ．Ｃｏｒｎｍｉｔｄｉｔｎｉｙｍｐａｉｈｅｈｉｔｄｃｎｄｅｒｎｇｔｓｆｅａｍｏｄａｅｔｅｓｎｓｎｉｎａｎｄｔｅｕｔｕｌｔｈｅｉｇｓｇｌａｈｅｒｓｌｓａｅｉｏｄａｒｅｎｔｈａｕｓｍｏｏｒｚｄｗｉｈａｓｅｔｏｔｒｒｎｇｏｇｅｍｅｔｗｉｈｔｅｖｌｅｔｉｅｔｐｃｒｍｅｅ．Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ｌｎｅｉｄｆｂｅｒｔｎｏｇｐｒｏｉｒｇａｉｇ；ｓｎｓｒ；ＦａｒＰｅｏｔｓａｎｇｉｅｆｒｍｅｅｅｏｂｙ— ｒｃｎｎｉｎｔｒｅｏｔｒ；ｄｍｏｅｄ—

光纤光栅解调仪工作原理

光纤光栅解调仪工作原理【文章】光纤光栅解调仪工作原理1. 引言光纤光栅解调仪（Fiber Bragg Grating Interrogator）是一种关键光纤传感器，能够精确测量光纤光栅的物理量，并将其转化为电信号。

本文将深入探讨光纤光栅解调仪的工作原理，介绍其基本原理和应用领域，并分享我对其的观点和理解。

2. 光纤光栅解调仪的基本原理光纤光栅解调仪基于光纤光栅的原理工作。

光纤光栅是一种通过在光纤中形成周期性折射率改变的光学结构。

它可以将入射光束按照波长进行解析，产生谱线。

光纤光栅解调仪通过监测这些谱线的变化，实现对光纤光栅的解调和测量。

3. 光纤光栅解调仪的工作流程光纤光栅解调仪的工作流程可以分为以下几个步骤：3.1 入射光束的传输入射光束通过光纤传输到光纤光栅中。

光纤光栅的特殊结构使得入射光束与光纤内部的周期性折射率改变相互作用。

3.2 光纤光栅的反射与解调光纤光栅解调仪利用光栅的反射特性，将部分光信号反射回解调单元。

解调单元通过光学元件和探测器，将反射回的光信号转换为电信号，并进行处理。

3.3 信号处理与分析解调单元将光信号转换的电信号进行进一步处理和分析，获得与光纤光栅相关的物理量信息。

常见的物理量包括温度、压力、应变等。

解调单元会根据预先设定的算法和模型，将电信号转化为相应的物理量信息。

3.4 数据输出与显示解调单元将获得的物理量信息进行整理和计算，并将结果输出到数据终端。

通过数据终端，用户可以实时监测和分析所测量的物理量。

4. 光纤光栅解调仪的应用领域光纤光栅解调仪在多个领域具有广泛的应用。

以下列举几个典型的应用领域：4.1 结构健康监测光纤光栅解调仪可以用于结构健康监测，例如桥梁、建筑物、飞机等。

它可以实时测量和监测结构的应变和变形，提供重要的结构健康信息，确保结构的安全性和稳定性。

4.2 油气井与管道监测在油气井和管道领域，光纤光栅解调仪可以测量温度、压力和应变等物理量信息，实时监测油气井和管道的工作状态，提供重要的监控和预警功能。

基于双LPFG及嵌入式技术的双边缘滤波解调系统

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｈｅｄｏｕｂｌｅｅｄｇｅｏｆｔｈｅｉｆｌｔｅｒｉｆｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓｅｎｓｏｒｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔ００１９１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｈａｉｃｏｌｌｅｇｅｏｆＢｅｉｈａｎｇＵｉｖｎｅｓｉｒｔｙ，Ｂｅｉｈａｉ５３６０００，Ｃｈｉｎａ）
２０１３钲
仪表技术与传感器
ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ
２０１３
第６期
Ｎｏ．６
基于双ＬＰＦＧ及嵌入式技术的双边缘滤波解调系统
李成贵，张永胜，魏
ｂａｓｅｄｏｎｄｕａｌ — ＬＰＦＧ，（１ｏｎｇｐｅｉｒｏｄｉｆｂｅｒｇｒａｔｉｎｇ）ａｎｄｅｍｂｅｄｄｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎＣ８０５１ｓｅ￣ｅｓｍｉｃｒｏｃｏｎ－
长周期光纤光栅作为线性滤波装置，利用反射ＦＢＧ信号通过不同光谱特性的滤波器时输出不同光强的比值的对数算法对波长进行测算；系统采用Ｃ８０５１系列单片机作为处理核心，并逐一介绍了线性双边缘滤波原理、三ＭＣＵ硬件设计架构、面向对象程序设计思想的软件设计架构和系统时序设计。试验表明系统能够实现稳定的ＦＢＧ传感信号解调，解调系统所得线性拟合计算值与光谱仪所测波长值的均方差为１０ｐｍ，动态范围达４ｎｍ，表明系统线性度好，精度较高，对于工程现场的波长校准与调试方面的应用具有很大意义。

光纤光栅解调综述

光纤光栅解调综述一、引言光纤布拉格光栅（FBG）是一种重要的光学器件，具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性，广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。

基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现，突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制，大大拓展了其在分布式传感领域的应用。

本文将对光纤光栅解调技术进行综述。

二、光纤光栅解调技术准静态波长解调技术准静态波长解调技术是一种常用的光纤光栅解调方法。

它通过测量FBG中心波长的变化来解调传感信号。

准静态波长解调技术具有解调速度快、空间分辨率高等优点，但需要精确控制光源的波长和带宽，对光源的稳定性要求较高。

高速波长解调技术高速波长解调技术是一种基于光谱分析的解调方法。

它通过测量FBG光谱的变化来解调传感信号。

高速波长解调技术具有解调速度快、空间分辨率高等优点，但需要高分辨率的光谱分析仪，对硬件设备的要求较高。

增强型动态相位解调技术增强型动态相位解调技术是一种基于干涉仪的解调方法。

它通过测量FBG中心波长的变化来解调传感信号。

增强型动态相位解调技术具有解调速度快、空间分辨率高等优点，但需要精确控制光源的波长和带宽，对光源的稳定性要求较高。

三、光纤光栅应用领域基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域，以及振动分布式的相位动态应用领域等，包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。

四、结论光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。

本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展，从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术，以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术，包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等，特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。

光纤光栅传感系统信号解调技术的研究

ＺＨＡＮＧｅ，ＬＩＷｉＡＮＧ－ａ，ＬＵＪ－ｕＤａｋｉｉｙｎ，ＺＨＵＺｈｕ
（ｅＡｅｏａｔｃｌｃｅｅＫｅｂｏｍａｔＭａｅｉｌａｄＳｔｕｔｒｓＴｈｒｎｕｉａｉｎｃｙＬａ．ｆｒＳｒｔｒａｎｒｃｕｅ。ＮａｊｎｉｅｓｔｆＡｅｏａｔｃｎｔｏａｔｃ，ＳｎｉｇＵｎｖｒｉｙｏｒｎｕｉｓａｄＡｓｒｎｕｉｓ
由弹性力学可知，硅光纤布喇格光栅中心波对
长随温度和轴向应变的变化
ＡＢ０７ＡＡ一．８Ｂ・。６６Ｘ１￡＋．７０Ｂ・△丁（）３
动，因此传感器解调过程就是对ＦＧ反射波长变化Ｂ量的检测过程。本文在介绍光纤光栅传感原理的基
为迅速的光纤无源器件之一。其具有抗干扰性强
（电磁场、学腐蚀等）寿命长，化，复用性好，远距离实
时监控等［１点，光纤激光器、优在光纤传感器、光纤
通讯等方面的开发日益受到重视。在光纤光栅传感技术中，将被感测信息转化为其反射波长的微小移
ｔｃｎｑｅｎｈｒｊｃｏＧｔｅｈｉｕｓａｄｔｅｐｏｅｔｆｒＦＢｗｉｈＬＰＧｒｘｏｎｅ．ａｅｅｐｕｄｄ
Ｋｅｒ：ｉｒＢｒｇａｉｙｗｏｄｓｆｂｅａｇｇｒｔｎｇ；ｓｇｎｅｏｄｕａｉｇ；ｌｇ— ｒｏｄｆｂｒｇａｉｉａｌｄｍｌｔｎｏｎｐｅｉｉｅｒｔｎｇ

光纤光栅解调仪原理

光纤光栅解调仪原理光纤光栅解调仪是一种利用光纤光栅的光谱特性来实现光信息传输和解码的仪器。

其原理是利用光纤光栅对光信号的频率选择性反射和透过作用，将输入光信号解析成一系列特定频率的光谱分量，再通过光谱仪或光电二极管等器件进行解调和检测，进而得到输入光信号的相关信息。

光纤光栅的基本特性是能够对光波进行频率选择性反射和透过作用。

当一束光线射入光纤光栅时，它会被分成两条路径，即反射路径和透过路径，从而导致反射光和透过光的强度发生变化。

其中反射光的波长与光纤光栅的反射光谱相关，而透过光的波长与反射光波长相同或相近，但强度较弱。

因此，通过测量反射光的光谱分布和强度变化，可以获得输入光信号的频谱信息。

在光纤光栅解调仪中，输入光信号经过耦合模式器（如Mach-Zehnder干涉仪）和光放大器（如光纤放大器）后，被传输到光纤光栅处。

光纤光栅的工作原理是利用光纤中周期性的折射率变化来形成反射光条带。

这些条带通常在可见光或近红外光谱范围内，且频率间隔可以通过调整光纤光栅的制造参数来实现。

因此，在不同波长输入光信号的作用下，光纤光栅会产生不同的反射光条带，并在反射光处形成明显的谱线。

反射光的光谱分布可以通过连续扫描光源波长或运用激光脉冲调制技术来实现。

在连续扫描波长的情况下，使用光谱仪或光频域反射计（OFDR）等设备测量反射光波长和强度变化。

在激光脉冲调制的情况下，使用光电二极管或光纤激光器等器件测量反射光的强度变化。

激光脉冲调制技术相对于连续波长扫描技术具有更高的解调速度和精度。

除了获得输入光信号的频率分布外，光纤光栅解调仪还可以利用光纤光栅的时间重合窗口效应，实现对输入光信号的时间分布解析。

在时间重合窗口效应中，光纤光栅延迟时间与全息干涉等效应在短时间尺度上重合，因此能够通过测量反射光在不同时刻的时间延迟来确定输入光信号的时间分布信息。

《基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调技术的研究》范文

《基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调技术的研究》篇一一、引言随着现代科技的快速发展，光纤传感技术已经成为许多领域中的关键技术之一。

其中，光纤光栅（FBG）传感技术以其高灵敏度、高精度和长期稳定性等优势在许多应用领域得到了广泛应用。

FBG传感解调技术是FBG传感技术的重要组成部分，它直接影响着传感器的测量精度和响应速度。

可调谐F-P（法布里-珀罗）滤波原理为FBG传感解调技术提供了新的思路和方法。

本文旨在研究基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调技术，以提高FBG传感器的性能。

二、可调谐F-P滤波原理可调谐F-P滤波器是一种利用多光束干涉原理制成的光学器件，通过改变内部空气腔的长度来改变透射光波长，实现滤波功能。

其基本原理是利用两反射面之间的多光束干涉，使得特定波长的光能够通过滤波器，而其他波长的光则被反射或吸收。

可调谐F-P滤波器具有高分辨率、高消光比和快速调谐等优点，因此在光纤通信、光谱分析和光学测量等领域得到了广泛应用。

三、FBG传感解调技术FBG（光纤光栅）是一种利用光纤中的光栅效应制成的传感器，它可以实现对温度、应力、振动等物理量的测量。

FBG传感解调技术是利用光栅的波长编码特性，将物理量的变化转换为光信号的波长变化，再通过解调器将光信号转换为电信号，从而实现物理量的测量。

FBG传感解调技术的关键在于如何准确、快速地获取光栅的波长变化信息。

四、基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调技术基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调技术，是将可调谐F-P滤波器与FBG传感器相结合，通过调整F-P滤波器的透射波长，使得F-P滤波器的透射光谱与FBG的反射光谱相匹配，从而实现对FBG波长变化的测量。

该技术具有高精度、高灵敏度、抗干扰能力强等优点，能够有效提高FBG传感器的性能。

五、实验研究本文通过实验研究了基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调技术。

实验中，我们首先制作了FBG传感器和可调谐F-P滤波器，然后将其相结合进行实验测试。

长周期光纤光栅-布拉格光纤光栅多波长解调

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｍｕｌｔｉｐｌｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇａｎｄｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｇｈｔ．ＴｈｅｃｅｎｔｒａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｈｉｆｔｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｗｉｌｌｃａｕｓｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｒｅｆｌｅｃｔｅｄｌｉｇｈｔｐｏｗｅｒ，ａｎｄｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｃａｎａｌｓｏｃｈａｎｇｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｓｏｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｃａｎｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｔｈｅｃｅｎｔｒａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｉｓｖｅｒｙｗｉｄｅ，ｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｉｓＳＯｎａｒｒｏｗ，ａｎｄａｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｃａｎｄｅｍｏｄｕｌａｔｅａｌｏｔｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｓ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｏｆｃｅｎｔｒａｌｗａｖｅｌｅｎｇｔｈａｎｄｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｈａｖｅａｇｏｏｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ．Ｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ，ＳＯｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒａｉｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ；ｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ；ｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇ；ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ

基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统

ｅｅｆｌｅｏｅｔｎｖｌｎｇｈｖｒａｉｎｉｏｏｉａｗｅｅｓｒｍｅ，ｔｓｒａｉｉｇａＦＢＧｅ — ｄｇｉｔｒｃｎｖｒｉｇｗａｅｅｔａｉｔｏｎｔｐｔｃｌｐｏｒｍａｕｅｎｔｈｕｅｌｚｎｓｎｓ
Ｌｏ — ｒｏｂｒＧｒｔｎｇｎｇＰｅｉｄＦｉｅａｉ
ＺｕＨｏｇｏ，ＬａｇＤａａＺｎｉ，ｉｎ，ｈｕＹｆｉｏｎｂ２ｉｎｋｉ，ｅｇＪｅＬＫｕＺｏｉｅ
（．ｌｇｆＡｅｏｐｃｇｎｅｉｇ，ＮａｊｇＵｎｖｒｉｙｏｒｎｕｉｓ＆１ＣｏｌｅｏｒｓａｅＥｎｉｅｒｎｅｎｉｉｅｓｔｆＡｅｏａｔｎｃＡｓｒｎｕｉｓｔｏａｔ，Ｎａｊｇ，２０１，Ｃｈｎｃｎｉｎ１０６ｉａ；
ＡｂｔａｔＡｅｄｌｔｎｓｓｅｏｉｅｒｇｒｔｇ（ＢＧ）ｂｓｄｏａｃｄｄｌｎ — ｅｉｄｆｅｓｒｃ：ｄｍｏｕａｉｙｔｍｆｆｒＢａｇｇａｉｏｂｎＦａｅｎａｃｓａｅｏｇｐｒｏｉｒｂｇａｉｇ（ｒｔｎＣＬＰ）ｉｐｅｅｔｄＡｅｎｅｒｇｔｎｏｏｅｔｏｈｓｓｓｅｉＣＬＧｓｒｓｎｅ．ｋｙｉｔｒｏａｉｇｃｍｐｎｎｆｔｉｙｔｍｓＰＧｉｈａｔｓａｗｈｃｃｓａｎ
第４卷第６期３
２１０１年１２月
南京航空
航
天
大Leabharlann 学学报Ｖｏ．３Ｎｏ６１４．

基于长周期光栅滤波的光栅解调系统

（ｔｔＫｙ１ｂｒｔｒｏＰｅｉｏａｕｎｅｈｏｇｎｎｔｍｅｔ，ｉｊｎｅｓｙＴａｊ００２ＣｉａＳａｅ￣ｏｏｙｆｒｃｉＭｅｓｒｇＴｃｎｌｙａｄＩｓｕｎｓＴａｉＵｉｒｉ，ｉｉ３０７，ｈｎ）ｅａａｓｎｉｏｒｎｎｖｔｎｎ
００２ｎ．９ｍ～，波长分辨率可以达到００ｍ。振动测量中检测信号稳定，量频率误差在１１ｎ测％以内。针对长周期光栅对温度和弯曲敏感的问题，采用了适当的温度补偿和封装技术，长周使期光栅的温度漂移系数从１２ｐ／Ｃ下降到４ｍ￣显著提高了系统的稳定性。１ｍ￣５ｐ／Ｃ，
第４２卷第１期
２１ＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ．１４２，Ｎｏ．１
Ｊｎａｙ２２ａｕｒ，０１
文章编号：０１５７（０２０－７４４１０ —０８２１）１０２３０
・
光纤技术・
ｂａｉｎｍｅｓｒｎ，ｈｅｅｔｄｓｇａｓｓａｌ，ｎｈｅｕｎｙｅｒｒｉｅｏ％．ｎｏｄｒｔｅｕｅｔｅｅｆｃｆｒｔａｕｉｇｔｅｄｔｃｅｉｎｌｉｔｂｅａｄｔｅｆｑｅｃｒｏｓｂｌｗ１ｏｒＩｒｅｏｒｄｃｈｆｔｏｅｔｍｐｒｔｒｎｔｉｎｔｅｗｖｌｎｈｏＰ，ｃｅｏｈｏｅｓｔｎｏｔｄｉｓｄｓｇｅ．ｍｐｒｄｅｅａｕｅａｄｓｒｎｏｈａｅｅｇｆＬＧａｓｈｍｅｆｒｔｅｃｍｐｎａｉｆｉｒｆｉｅｉｎｄＣｏａｅａｔｏｓｔ

长周期光栅技术的研究及其应用

长周期光栅技术的研究及其应用长周期光栅技术是一种用于改变光线传输性质的技术，通过对光学元件进行特殊的处理，产生一定周期的光学结构，从而实现对光线的调制。

近些年来，随着光电子领域的发展，长周期光栅技术得到了广泛的关注和应用，成为了光电子领域重要的研究成果之一。

一、长周期光栅技术的原理长周期光栅技术利用一定周期的折射率变化对入射光进行调制，从而产生出特殊的光场分布。

其原理与传统的光栅技术类似，但长周期光栅的周期可达几微米甚至更长，因此与普通光栅的周期相比要大得多。

具体的操作方法一般分为两步，第一步是通过光刻或者其他方法将特殊的结构加工到光学元件表面，形成光学结构。

第二步是在光学元件周围加上一层适当的介质，使得光线能够在介质中传输，而不是在元件表面被反射。

二、长周期光栅技术的应用长周期光栅技术的应用非常广泛，包括光通信、生物医学、环境测试等多个领域。

以下是其中几个典型的应用。

1、光纤通信中的应用光纤通信系统中由于信号的传输距离较长，因此需要考虑信号的衰减和色散问题。

长周期光栅技术可以对光信号进行长距离调制，使得光信号能够更加稳定和准确地传输。

同时，由于光栅结构的特殊性质，也可以实现对信号波长的调制，从而进一步优化光信号的传输性能。

2、生物医学领域中的应用生物医学领域中，长周期光栅技术可以实现对生物样本的高灵敏度检测。

例如，将光栅结构与微流控芯片相结合，可以实现对细胞、蛋白质等生物分子的检测和分析。

此外，光栅结构还可以用于红外光和紫外光的分离，从而在成像和分析等方面具有重要的应用价值。

3、环境测试中的应用长周期光栅技术还可以用于环境测试，例如对气体成分的检测。

一般来说，气体分子对不同波长的光有不同的吸收谱线，因此可以通过光栅结构实现对不同波长的光的选择性反射或透射，从而对气体成分进行检测。

三、长周期光栅技术的未来展望随着光电子技术的不断发展，长周期光栅技术的应用前景更加广阔。

未来，长周期光栅技术有望在多个领域产生重要的应用，例如光通信、光电子器件、生物医学和环境监测等领域。

一种超弱光纤光栅的模块化解调系统

一种超弱光纤光栅的模块化解调系统
罗志会;鲁博;向昊;杨震;徐冰
【期刊名称】《黑龙江大学自然科学学报》
【年(卷),期】2022(39)6
【摘要】提出了一种超弱光纤光栅的模块化多通道解调系统,分析了该解调系统的工作原理,探讨了同波长光纤光栅的空间分辨率、反射率与光栅数量的关系。

采用嵌入式电路对250 MSPS的高速A/D进行采集和缓存,配合C#上位机软件完成光栅阵列的定位、波长分析和处理,实现了4通道传感阵列的实时解调。

该解调系统功耗低于13 W,体积230 mm×170 mm×40 mm,同波长光栅数量约5000个,多波长光栅数量达到13232个,空间分辨率2 m,单通道感测距离大于10 km,实现了超弱光纤光栅的大容量感测。

【总页数】9页(P741-749)
【作者】罗志会;鲁博;向昊;杨震;徐冰
【作者单位】三峡大学湖北省弱磁探测工程技术研究中心;三峡大学理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP271
【相关文献】
1.基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统
2.利用双参考光纤光栅的光纤光栅传感解调系统
3.弱应变光纤光栅传感器匹配光栅解调方法
4.一种级联长周
期光纤光栅动态解调光纤布喇格光栅的新方法5.采用双方波信号和B-样条小波解调弱反射光纤布拉格光栅
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光纤光栅解调仪工作原理

光纤光栅解调仪工作原理光源是光纤光栅解调仪的主要光源，它可以是激光器或者LED等。

光源产生的光信号具有特定的波长，通常是在红外波段。

调制器的作用是对光信号进行调制，使其变得可控。

通过改变调制器的状态，可以改变光信号的强度、频率或相位等。

调制器常常采用电光效应，将电信号转化为可调节的光信号。

光栅是光纤光栅解调仪的核心部件。

它是一种具有周期性折射率变化的介质。

当入射光与光栅交互作用时，会产生衍射现象。

光栅的折射率变化可以通过改变光栅的结构参数来实现，如改变折射率变化的周期或者折射率的大小。

光栅的折射率变化会使入射光波矢量在光栅内发生运动，从而导致不同的衍射成像“点”以不同的角度发射出去。

这些发射出来的衍射成像“点”被收集后形成全息波镜像。

通过调整光栅的结构参数，可以实现不同的解调效果，如分别解调不同波长的光信号。

探测器是光纤光栅解调仪的最后一个主要部件。

它的主要作用是将经过解调的光信号转化为电信号，并进行放大和处理。

探测器是一种具有高灵敏度和快速响应的光电器件，常常采用光电二极管、光电倍增管或光纤传感器等。

光在光纤中的传输过程中，会受到各种因素的影响，如衍射、散射、吸收等。

光纤光栅解调仪通过光栅的解调作用，可以有效地减小这些影响，提高光信号的传输质量和解调精度。

总之，光纤光栅解调仪工作原理是通过光源产生特定波长的光信号，经过调制器调制后进入光栅进行解调，最后被探测器接收并转化为电信号进行分析处理。

光栅的折射率变化和光栅的结构参数改变，能够实现对光信号的解调和分析，提高传输质量和解调精度。

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１］、很多方法，其中包括匹配光纤光栅滤波解调法［２－３］Ｐ滤波解调法［、环形腔光纤激光器可调光纤Ｆ－４］激射解调法、平衡／非平衡Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ干涉解调法［、
５－６］本文根据边缘滤波解调法［的基本原理，利
用长周期光栅（ＬＰＧ）作为边缘滤波器件，实现了光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）的波长解调。系统是基于光强的检测，且只有简单的光电探测电路，可以减少机械ＢＧ的静态和动类器件对解调频率的限制，实现对Ｆ态解调。对ＬＰＧ采取了适当的温度补偿和封装技术，使系统稳定性显著提高。
基金项目：精密测试及仪器国家重点实验室开放基金资助。作者简介：沈文杰，男，硕士研究生，主要研究方向为基于长周期光栅滤波的光栅解调系统。Ｅｍａｉｌ：ｗｅｎｊｉｅ８６１２＠１６３．ｃｏｍ收稿日期：２０１１０６０７；修订日期：２０１１０６２８

１引言光纤光栅作为光纤无源器件之一，具有尺寸小、可靠性好、灵敏度高、抗干扰能力强等优点，在光纤传感具有广阔的应用前景。光纤光栅是波长调制型器件，中心波长的变化量与应变或温度成线性关系，因而如何实现光纤光栅波长编码信号的解调是实现物理量的测量和光纤光栅传感器实用化的核心技术之一。针对光纤光栅的解调技术，研究人员提出了
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｄｇｅｆｉｌｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｇｒａｔｉｎｇ（ＬＰＧ），ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｂｕｉｌｔｕｐｔｏａｃｈｉｅｖｅｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ（ＦＢＧ）．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎａｃｈｉｅｖｅｌｉｎｅａｒｄｕｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈａｂａｎｄｗｉｔｈｏｆ３．５ｎｍ，ａｎｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｅｎｔｉｔｉｖｉｔｙｏｆ０．０９２ｎｍ－１ａｎｄａｎｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ０．０１ｎｍ．Ｉｎｖｉ，ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｅｄｓｉｇｎａｌｉｓｓｔａｂｌｅ，ａｎｄｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｒｒｏｒｉｓｂｅｌｏｗ１％．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｒａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒａｉｎｏｎｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｏｆＬＰＧ，ａｓｃｈｅｍｅｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｏｆｉｔｓｄｒｉｆｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈ１１２ｐｍ／ ℃ｗｉｔｈｏｕｔｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＬＰＧｉｓｏｎｌｙ４５ｐｍ／ ℃ａｆｔｅｒｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｅｒｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｄｇｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；ｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｇｒａｔｉｎｇ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇ
＋ ∞ ＋ ∞ ＋ ∞
图２ＬＰＧ透射光谱
系统采用ＩｎＧａＡｓＰＩＮ光纤耦合输出光电二极管作为光电探测器件将光强信号转化为电信号，并用ＯＰＡ６５７，ＯＰ３７及ＩＮＡ１４３等芯片设计电流－电压转化及放大电路，实现对光微弱信号的检测。最后经ＡＤ采集将信号送至计算机，利用Ｌａｂｖｉｅｗ软件程序实现数据处理和显示。３．１ＬＰＧ封装技术与温度补偿实验解调系统最重要的部分为ＬＰＧ，但实际使用中ＬＰＧ对外界环境（温度、应变）非常敏感，而环境温度的起伏变化会引起ＬＰＧ中心波长的漂移，给实验结果带来不利影响。为了提高实验系统的稳定性和准确度，必须对ＬＰＧ进行适当的封装。研究人员对ＬＰＧ的温度补偿做过很多研究和实验，比如通过金
８］ＰＧ补偿温漂［、通过在ＬＰＧ表面涂覆属套管封装Ｌ９］硅树脂来抑制温度漂移［等。
根据系统所使用长周期光栅温度正系数、应变负系数的特点，采用三种不同热膨胀系数的材料对
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激光与红外第４２卷
ＬＰＧ进行封装，通过分析比较，选择适合系统使用的温度补偿材料及封装方法。实验中将ＬＰＧ分别粘贴在有机玻璃、薄铝片、黄铜片上，进行升、降温实验，在粘贴过程中为了避免胶对ＬＰＧ特性产生影响，只将ＬＰＧ的栅区两端与封装材料粘在一起。观察ＬＰＧ中心波长随温度的变化并将实验数据与未封装的温度实验数据进行对比。图３为不同封装下ＬＰＧ的温度特性曲线，由图可知黄铜片起到了良好的温度补偿效果。实验过程中薄铝片由于热膨胀系数较大，温度补偿效果不理想。有机玻璃由于热膨胀系数过大，在温度升高过ＰＧ过度拉伸，造成ＬＰＧ透射谱的波形和程中，对Ｌ３ｄＢ带宽都出现了无法恢复的损伤。
·光纤技术·
基于长周期光栅滤波的光栅解调系统
沈文杰，赵美蓉，宋乐
（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津３０００７２）
摘要：基于长周期光栅的边缘滤波特性，设计了一种光纤布拉格光栅的传感解调系统，适用．５ｎｍ范围内的线性解调，波长灵敏度为于布拉格光栅的静态和动态解调。系统实现了３０．０９２ｎｍ－１，波长分辨率可以达到０．０１ｎｍ。振动测量中检测信号稳定，测量频率误差在１％以内。针对长周期光栅对温度和弯曲敏感的问题，采用了适当的温度补偿和封装技术，使长周１２ｐｍ／ ℃下降到４５ｐｍ／ ℃，显著提高了系统的稳定性。期光栅的温度漂移系数从１关键词：光纤传感技术；边缘滤波；长周期光栅；温度补偿；布拉格光栅中图分类号：ＴＮ２５３文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１２．０１．０１６
第４２卷第１期激光与红外２０１２年１月ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ，２０１２
文章编号：１００１５０７８（２０１２）０１００７２０４
ＦｉｌｔｅｒｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒＢｒａｇｇｇｒａｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｇｒａｔｉｎｇ
ＳＨＥＮＷｅｎｊｉｅ，ＺＨＡＯＭｅｉｒｏｎｇＳＯＮＧＬｅ
Ｉ（）＝ｋ × λ Δ λ 其中，ｋ为仅与长周期光栅有关的常数；ＢＧ Δ λ为Ｆ的中心波长变化量。单纯依靠经ＬＰＧ滤波后的信ＢＧ反射光中心波长信息，但在实号就可以检测到Ｆ验过程中发现很多不稳定因素，比如传输过程中光路出现微弯效应、ＦＢＧ反射回来的光强发生变化、光源分布不均匀、光源光功率起伏等都会影响测量结果。所以系统采用通过滤波后的信号与未经滤波信号的比值获得ＦＢＧ反射光中心波长信息的方法，有效消除了上述不稳定因素。３实验系统与实验结果实验采用的光源为具有较高平坦度的ＡＳＥ宽带光源，保证了实验过程中光源功率的稳定，利于ＦＢＧ的解调。图２为经过黄铜片封装的ＬＰＧ的透射光谱，在中心波长的两侧各有一段近似线性的波段可以作为滤波区间，系统利用１５４８～１５５４ｎｍ波段作为ＦＢＧ的解调波段。
图１解调系统原理图
７］ＬＰＧ的耦合原理［是前向传输的包层模式和