采用高斯波形近似的干涉型光纤光栅法布里-珀罗传感系统的可见度分析

两光纤布拉格光栅(FBG)的光谱失配会使其构成的光纤法布里-珀罗(FFP)传感系统的干涉条纹可见度降低,从而影响探测性能。基于弱反射率FBG反射谱的高斯波形近似,推导了光谱失配引起的可见度变化表示式。实验测量了干涉型FFP传感系统的可见度曲线,对理论分析进行了验证。研究表明,反射谱旁瓣对光谱失配引起的可见度变化有重要影响。从光谱匹配的角度,采用高斯切趾光栅的FFP传感系统优于普通均匀光栅的系统。     

啁啾布喇格光栅法布里-珀罗滤波器

为了获得窄的自由光谱范围和可控的精细度,采用了将平行双通道波导用啁啾布喇格光栅完全反向耦合,在耦合区入口处制作解理面反射镜的方法,将光栅色散引入法布里-珀罗腔内,同时保持了解理面反射镜对精细度的控制.得到法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围不仅决定于腔长,还决定于色散,通过调整光栅参数获得在大范围内可控的自由光谱范围.数值模拟和分析结果表明,这种啁啾布喇格光栅法布里-珀罗滤波器可以在传统双镜法布里-珀罗滤波器尺寸下获得千倍量级压缩的自由光谱范围,而精细度的调整不影响自由光谱范围.     

啁啾光纤光栅法布里-珀罗传感器波分频分复用

实现了一种具有大容量复用潜力的啁啾光纤光栅(CFBG)法布里-珀罗(F-P)传感器复用系统。该传感器复用系统的建立基于波分频分复用方法,即中心波长相同的传感器利用腔长不同空间频率不同来实现空间频分的复用,采用不同中心波长的传感器阵列与频分复用方法相结合就可实现波分频分复用。描述了该光纤光栅法布里-珀罗传感器复用系统的结构、原理及应变实验结果。实验结果表明,该方法可以大大地提高光纤光栅法布里-珀罗应变传感器的复用能力,理论上可复用数百个光纤光栅法布里-珀罗应变传感器;实验中应变测量精度好于±10με,可满足大部分实际应用的要求。     

光纤光栅与法珀微腔温度应变双参量传感器

针对光纤应变传感器的温度-应变交叉敏感性问题,研究了一种结合光纤布拉格光栅(FBG)与法布里-珀罗(FP)微腔的光纤FBG-FP混合型温度应变双参量传感器.该传感器由两根垂直切割的单模光纤穿入一段石英毛细管(Glass capillary),并在石英毛细管两端固定制成,其中一根光纤端面附近预刻FBG,两根光纤端面间距为...     

纳米薄膜光纤法布里-珀罗传感器的温度特性

在对薄膜材料热光效应和热膨胀特性研究的基础上,综合运用光学薄膜法布里-珀罗腔(Fabry-Perot)干涉理论,采用MATLAB 编程设计了纳米薄膜光纤法布里-珀罗传感器的仿真分析程序,模拟了薄膜型光纤法布里-珀罗传感探头反射光谱随温度变化的波长漂移特性,分析了不同材料热光效应和热膨胀特性对温度特性的影响权重,并进行了实验验证。验证结果表明,传感探头测试光谱的温度变化特性与仿真特性一致,纳米薄膜光纤法布里-珀罗传感器的理论仿真可用于选择纳米薄膜材料及筛选温度敏感且镀制容差大的膜系,对传感探头的研制具有指导意义。     

用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长

提出了一种利用压电陶瓷构成的可调谐法布里 -珀罗腔测量光纤光栅反射波长的方案 ,该方案可以直接将波长转换为电信号。阐述了该方案的基本原理 ,并讨论了在设计法布里 -珀罗腔时应考虑的几个问题。     

基于光纤光栅F—P腔的相位跟踪系统

在对光纤光栅法布里-珀罗(F-P)腔的反射光谱特性进行理论分析的基础上,建立了一种基于弱反射率、长腔长光纤光栅F-P腔的新颖传感系统,并提出了一种适用于该系统的有效解调方法-相位跟踪解调.相位跟踪系统的原理是利用光纤布喇格光栅(FBG)反射波长的漂移特性来测量干涉条纹的数目.用数字跟踪器与条纹积分信号保持相位的平衡,而条纹的积分信号是通过宽带超发光二极管(SLD)的波长调制得到的.实验表明,这种新颖的传感系统可实现应变的精确测量,且这种相位解调方法可应用于其他的干涉系统中,具有很高的可靠性.     

FBG FP腔对连续波与脉冲激光入射的响应

在忽略FBG(光纤Bragg光栅)非线性效应的情况下,研究了单模光纤非线性效应对FBG FP(法布里-珀罗)腔输出特性的影响,导出了连续波及脉冲激光入射时,FBG FP腔透射率的数学表达式。研究结果表明,连续波入射时,FBG FP腔呈现双稳态输出特性;脉冲激光入射时,FBG FP腔的输出呈现衰荡特性,且出现调制不稳定性。     

基于模式理论的EFPI传感器输出干涉谱分析

运用模式理论研究分析了单模光纤法布里-珀罗传感器(EFPI)在白光条件下的输出干涉谱,理论推导出反射光干涉光谱的归一化函数表达式,分析得到输出干涉谱受法布里-珀罗腔的腔长和耦合系数的相位变化的共同影响,并与传统几何光学的方法相比较。通过计算机仿真,可以清晰看出各参数与输出干涉谱的关系。其研究结论为高精度和高准确度的法布里-珀罗系统的实现提供了更为精确的理论基础。     

F-P腔式光纤MEMS压力传感器的设计

提出了一种新型结构的法布里-珀罗(F-P)腔光纤压力传感器.该传感器基于法布里-珀罗多光束干涉,利用压力敏感膜的纵向挠度变化带动位移柱的横向位移运动来改变F-P腔的腔长变化.详细阐述了传感器新结构的设计方法及其工作原理,分析了不同参数对传感器性能的影响.采用ANSYS软件仿真模拟了传感器压力敏感膜在压力作用下的挠度变化.结合现有的MEMS工艺,可制作出工艺简单、温度系数低、灵敏度高,且抗电磁干扰的MEMS光纤压力传感器.     

光纤Bragg光栅横向局部受力特性的研究

采用传输矩阵法,分析了光纤Bragg光栅（FBG）横向局部受力时的反射谱变化.当FBG横向局部受力时,反射谱的反射峰发生分裂,且分裂点随受力的变化呈线性、周期性的移动.分裂点以11 N为周期在FBG的全波带宽内移动,周期内分裂点波长漂移相对于受力的灵敏度为0.05 nm/N.给出了仿真和实验图谱,实验结果与仿真效果一致.     

均匀光纤布拉格光栅横向受力特性的理论分析

对均匀光纤布拉格光栅(FBG)中间一段横向受力特性在仿真的基础上作了理论和实验研究。采用传输矩阵法分析了光纤布拉格光栅中间一段横向受力时的反射谱变化,并且基于传输矩阵法进行了数学推导。当光纤布拉格光栅中间一段受到横向力时,反射谱的反射峰发生分裂,并且分裂点随受力大小的变化呈线性、周期性的移动。给出了线性表达式,分裂点以11.06 N为周期在光纤布拉格光栅的全波带宽内移动,周期内分裂点波长漂移相对于受力的灵敏度约为带宽与周期的比值,周期大小与受力光栅长度无关。给出了详细的理论分析、仿真结果和实验图谱,实验结果与仿真效果一致。     

光纤Bragg光栅F-P腔长测量的理论与实验研究

通过对FBG和光纤Bragg光栅F-P腔(FBG-FP)的光语特性分析,得出了低反射率的FBGFP腔反射谱的双光束千涉近似表达式.在此基础上,讨论了拟合法、周期法和傅里叶变换3种FBGFP腔长测量方法.最后,对实测光纤FBGFP腔的反射谱进行了分析,3种方法得到了相互验证,腔长测量精度达0.1mm量级.     

Experimental and theoretical analysis of fiber Bragg gratings under Transverse Force to a Small Grating Section

Fiber Bragg grating (FBG) technology has been de-veloped rapidlyinrecent years ,and has beenextensivelystudied in today′s optical communication and sensingsystems . Because of the linearity between the Braggwavelength and outside environmental parameters ,theaxial strain response of FBGhas been fullyinvestigatedand usedin measurement for strain,pressure,andther-mal expansion coefficient etc . By contrast ,fewstudieshave been carried out onthe transverseload response ofFBG[1-3].Gafsi and …     

Study of the characteristics of concentration sensing based on FBG Fabry-Perot cavity

Fiber Bragg grating Fabry-Perot (FBG F-P) cavity is used as the sensing model to measure the refractive index of the liquid solution. The cladding of the fiber, which is used as the F-P cavity, is etched by HF solution to enhance the sensitivity to the external refractive index. The experimental results show that with the concentration change of the external solution, the effective refractive index of etched fiber will change, thus the spectra of FBG F-P cavity will appear a spilt point. The relationship be...     

F-P标准具和参考光栅相结合的高稳定性FBG解调系统

为了提高光纤布喇格光栅（FBG）解调系统的稳定性和准确性,避免由于压电陶瓷的迟滞性、蠕变性以及温度变化引起的法布里-珀罗（F-P）滤波器驱动电压与透射波长不成线性的问题,采用了可调谐环形腔激光器作为扫描光源,与F-P标准具、温补参考光栅、传感光栅3个单独的通道结构相结合的FBG解调方法。通过理论分析和实验验证,选择中值滤波加滑动平均滤波的方法滤除噪声,采用基于强度阈值的频谱相关寻峰算法更加准确地找到反射谱峰值的位置。结果表明,每个通道单独分开的解调方案的波长长期稳定性可达0.4pm,温度与波长的线性度高于99.90%。该系统能够实现对温度、应变等参量的稳定性的测量。     

基于光纤光栅F-P腔的一种新颖传感系统的理论研究

在对光纤光栅F-P腔的反射光谱特性进行理论分析的基础上,提出了一种基于弱反射率、长腔长光纤光栅F-P腔的新颖的传感系统,分析了两种适用于该系统的有效解调方法。讨论了系统参数对传感器性能的影响和系统的优化设计原则。理论研究表明,这种新颖的传感系统可实现温度的精确测量,具有很高的可靠性。     

光纤传感空分复用下多点温度与应力的监测显示

多参量多点实时监测显示是传感研究领域的一项重要技术。以光纤Fabry-Perot（F-P）腔与光纤Bragg光栅（FBG）传感器的串联复用结构为单元构建空分复用（SDM）系统,设计了温度、应力多点实时显示的方案。由FPGA构建的SOPC与NiosII完成对多监测点的数据采集,由VB串口通信接收FPGA存储器存储的采集数据,再把此数据由高斯曲线拟合方程处理得到温度和应力的参数值,最后用VB实现监测显示。结果表明F-P腔与FBG串联能有效克服温度与应力的交叉敏感,FPGA结合VB能很方便的实现多参量多点的实时监测显示。     

A fiber Bragg grating current sensor with temperature compensation

A novel fiber Bragg grating （FBG） current sensor with temperature compensation has been proposed. The fiber Bragg grating is glued on the surface of an isosceles triangle cantilever beam, which has a step thickness along the beam axis. Due to the electromagnetic force created by a solenoid and a permanent magnet mounted on the top of the beam, a step strain is applied on the fiber Bragg grating. The change of the electric current in the solenoid makes the spectrum of the fiber Bragg grating split. By monitoring the shift difference of the two split center wavelengths, which is related to the electric current in the solenoid, a current sensor with temperature compensation is obtained. The test range of 0-400 mA is achieved. The experimental results also show that the relationship between the shift difference of the two split center wavelengths of the FBG and the electric current has a linearity of 0.9937, and the sensitivity is about 2.64 nm/A; the test results are independent of the temoerature, so the cross sensitive problem is solved.     

基于双材料悬臂梁的光纤光栅应力与温度传感器

设计了一种新型的悬臂梁结构,采用单根光纤Bragg光栅(FBG)实现温度和应力同时测量的传感器方案.传感器使用了由两种有机聚合物材料加工成的等强度悬臂梁,解决了FBG应用于压力和温度测量时的交叉敏感问题.传感器在压力和温度同时作用下,FBG反射谱分裂成双峰结构.通过测量反射谱中的双峰峰值波长达到温度与应力同时测量的目的...