光纤光栅Bragg波长的高斯曲线拟合求法

利用最小二乘法对观测的数据进行曲线拟合，由于保证了离差平方和取得最小，因此少数数据点的干扰对拟合曲线的参数影响不大，各参数值的大小主要取决于整体观测值。将得到的FBG反射谱采样值，采用高斯曲线拟合的方法进行回归分析，通过拟合得到的高斯函数参数值来获得相应Bragg波长值，降低了光噪声对光纤Bragg光栅中心波长测量的影响。     

光纤光栅振动传感器的新型解调方案

在分析了 2种光纤光栅传感器解调技术的优缺点之后 ,结合两者之长提出了一种新型的光纤 Bragg光栅(FBG)振动传感解调方案。该解调方案的新颖之处在于提出了一种用反馈电路实现的对光纤 Bragg光栅反射波长移位进行自动跟踪的探测方法 ,该反馈电路用以驱动法布里 -珀罗腔 (F- P:Fabri- Perot)。利用当法布里 -珀罗腔满足特定条件时其透射光可达到最强或最弱原理 ,建立了 F- P腔解调系统模型。     

基于方向耦合器的光纤光栅法布里—珀罗腔

分析了基于方向耦合器的光纤光栅法布里—珀罗腔的特性 ;讨论了腔长 ,方向耦合器的耦合系数及光纤光栅反射谱宽等因素对输出谱线的数目和谱宽的影响 ;给出了单模输出的腔长     

基于FBG传感系统的可调光滤波器非线性研究

采用光纤布拉格光栅(FBG)传感系统研究压电陶瓷(PZT)驱动法布里-珀罗(F-P)型可调谐光滤波器(TOF)的非线性特性。基于多光束干涉理论建立了TOF的非线性模型,推导了透射带波长和自由光谱范围(FSR)对驱动电压的非线性响应;基于FBG传感系统测试了F-P型TOF的波长非线性,并采用多项式拟合对其进行描述,实测F-P型TOF波长的非线性误差最大为1.006 nm;基于F-P型TOF的非线性模型,研究了其波长定位误差,并提出采用参考光栅的方法降低波长定位误差。实验表明,F-P型TOF的波长随机误差可由73～81 pm降至12 pm以下。     

裸光纤光栅及其封装后的低温特性

设计了一种基于不锈钢管的小尺寸光纤光栅（FBG）温度传感器：推导了裸FBG以及不锈钢管封装的FBG温度传感器的温度敏感因素并进行了实验验证；实验研究了-70～0℃之间的裸FBG和其封装后FBG温度传感器中心波长的低温变化特性。比较了相同条件下裸光纤光栅（FBG）和不锈钢管封装的FBG温度传感器的实验结果。分析了-60℃和0℃时FBG温度传感器透射光谱图同时对波长与温度的关系曲线进行了线性拟合并得到它们在线性变化区间的温度灵敏系数KT分别为10．1pm／℃和21．3pm／℃.     

用于FBG解调的光纤F-P可调滤波器温漂抑制

光纤法布里-珀罗可调滤波器(FFP-TF)是组成光纤布拉格光栅(FBG)传感器解调系统的核心器件之一,其稳定性对解调精度的提高至关重要,而温度漂移是影响其稳定性的关键因素之一。针对实际应用中遇到的FFP-TF温漂问题,分析了温漂产生的原因和滤波器在给定驱动电压下中心波长随温度的变化关系,提出了一种温度控制与参考光栅相结合的复合温漂抑制方法,实验分析了相应温控装置的性能并将其成功用于FBG压力传感器的信号解调系统中。结果表明,基于该温漂抑制方法的FFP-TF解调方案,可广泛应用于FBG传感器系统中。     

基于遗传粒子群算法的FBG传感网重叠光谱的解调研究

由于光源带宽有一定的范围,当光纤布拉格光栅(FBG)传感器的数量使用过多时会发生光谱重叠现象,所以会造成反射光谱的中心波长识别困难。为解决光谱重叠问题,通过利用光谱形状复用技术构造重叠光谱,并根据遗传算法和粒子群算法的特点,将二者进行结合形成了遗传粒子群混合算法,用于改进识别反射光谱的中心波长的收敛速度和精度。通过仿真实验结果可知,当FBG传感器的反射光谱发生重叠时,遗传粒子群混合算法可以实现对重叠光谱中心波长的识别,且识别误差范围在5 pm之内。该方法为解决因光源带宽而限制FBG传感器的使用数量提供了一种可行方案。     

光子晶体光纤光栅谐振波长的特性研究

应用多极法理论和传输矩阵法,对基于包层空气孔为正六边形对称结构的光子晶体光纤的布喇格光栅特性进行了计算和仿真。对比研究了常规单模光纤所成光栅与相同光栅周期的光子晶体光纤布喇格光栅反射谱之间的差异,重点研究了光子晶体光纤的结构参数变化（间隙孔半径、层数）与光子晶体光纤光栅的谐振峰变化规律。当光子晶体光纤的间隙孔半径增大时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现蓝移;当光子晶体光纤的间隙孔径不变而层数增加时,光子晶体光纤光栅的谐振波长出现红移。     

光纤布喇格光栅高温敏封装技术的研究

将光纤布喇格光栅封装于一种有机聚合物基底中 ,对其温度特性进行了研究 ,测量了 2 0～ 10 0℃不同温度下光纤光栅的反射谱。由于基底材料的带动作用 ,封装后的光纤光栅温度灵敏度为 76 .37× 10 - 6 /℃ ,是相应裸光纤布喇格光栅的 11.3倍     

基于布拉格光栅的多波长掺饵光纤激光器实验研究

掺铒光纤具有较高的增益和抽运效率,在室温下是均匀展宽类型的增益介质,导致同一腔内得到的多波长激光会存在模式竞争以及模式跳变,较难实现多波长激光的同时振荡。本文利用光纤布拉格光栅的窄带滤波特性,以相位掩模法和点对点法制成的FBG及两者串接作为选频器件,设计并搭建多波长光纤激光器系统,实验实现了光纤激光器的多波长输出。通过对激光输出功率与输出谱线的实验研究与分析,发现在模式竞争过程中,能量高的激光模式最后总会成为胜者,调整激励电流、光栅接入方式可控制多波长掺饵光纤激光器波长输出特性。     

具有倾角的光纤光栅反射特性的研究

对具有倾角的光纤光栅的反射特性进行了研究。得到了耦合系数随倾角变化的关系式。随着倾角的增大 ,耦合系数会减小 ,反射谱的中心波长会向长波长方向移动 ,而反射谱的形状不发生改变。     

利用波分复用器实现FBG动态传感解调

为解决因宽带光源光功率不稳定而造成解调误差较大,以及使用普通光纤Bragg光栅(FBG)解调仪器价格昂贵的问题,提出了一种利用粗波分复用器(CWDM)解调光栅信号的方案.根据FBG反射谱和CWDM边带的滤波特性,采用边带滤波的强度检测方法,设计的全光纤传感解调系统,用于对单点FBG波长移动的解调.运用MATLAB进行数值模拟,结果表明,系统动态范围宽,输出与输入呈线性关系,消除了因光源强度波动和光纤连接器不牢固引入的测量误差.     

光纤布喇格光栅色散测量的低相干干涉方法

用低相干干涉方法测量光纤布喇格光栅色散.通过对采集的干涉图数据进行离散傅里叶变换处理,提取相位,最终得到作为波长函数的群时延.获得实验结果只需几分钟时间,重复性优于5 ps.结果表明采用低相干干涉方法测量光纤布喇格光栅色散是可行的.     

光纤光栅振动传感器的振动理论分析

为了分析光纤布喇格光栅振动传感器的振动理论,对所建立的物理模型采用了等效刚度变换。首先,根据光纤布喇格光栅振动传感器的振动特点,将其近似为单质点的弦振动模型,然后对其进行等效刚度变换,将其等效为简单的弹簧-质量系统,最后对具有粘性阻尼系统的受迫振动进行了理论分析,通过计算阻尼比,求出该系统的最大振幅和光纤光栅中心波长最大变化量。理论计算和实际测量结果表明:光纤光栅振动中心波长变化量在同一个数量级,能满足基于光纤布喇格光栅振动传感器的周界入侵报警系统的实际应用需要。     

基于AWG的多通道光纤光栅传感解调系统

设计开发了一种基于陈列波导光栅(AWG)的多通道光纤光栅解调系统.该系统由宽带光源、隔离器、耦合器、光环路器、光纤布拉格光栅(FBG)传感器、AWG、光电探测电路、调理放大电路、低通滤波电路和ARM控制电路等组成,采用光强法解调技术,对FBG传感器的温度进行精确测量.实验结果表明:该解调系统测量误差不大于±0.1℃,FBG中心波长解调范围为1 545.30~1 560.50 nm,可实现对4通道的32个FBG传感器同时测量.     

一种低成本的双光纤光栅加速度传感器

设计了一种基于矩形悬臂梁、双光纤光栅和强度测量方法的加速度传感器。作为传感核心部件的双光栅,它们的初始中心波长差必须为一个适当的值,使得反射光强度对中心波长差的变化率为最大。理论与实验一致表明,该光纤光栅加速度传感器的电压幅值正比于加速度幅值和悬臂梁中性面与水平面夹角的余弦,而传感器的灵敏度还与FBG的特征参数、矩形悬臂梁上测量点的应变变化率、光敏管的转换系数和放大电路的放大倍数等因素有关。     

光纤Bragg光栅压强传感器研究

设计了一种用于测量模压腔体内大荷载压强的光纤Bragg光栅(FBG)压强传感器。模压腔体内的压强通过压杆作用到等强度梁上,导致粘贴在等强度梁上的光纤Bragg光栅的中心波长发生改变,通过波长解调仪检测光栅中心波长的改变量,测量模压腔体内的压强。实验表明:该传感器在很宽的压强测量范围内具有很好线性,并且测量灵敏度高、精度好。     

光纤布拉格光栅传感器拉力和温度交叉关系的研究

在光纤光栅传感器的应用中,是由拉力还是由温度引起的波长测量值的变化是很难区分的。用定义拉力和温度的相关函数方法,把温度因素从波长与温度、拉力的交叉关系中分离出来,对光纤布拉格光栅的拉力和温度之间的相关特征进行理论研究,并用实验装置进行实验数据的测定。实验中,拉力在1 000～16 000με,温度在1～30℃之间时,相关函数项的实验数据与理论计算基本一致。这样,当光纤布拉格光栅（FBG）类型的传感器被应用于探测比较大的建筑物的结构形态时,温度和拉力之间的相互影响就可以用这种方法被估算出来。     

一种对温度不敏感的光纤布拉格光栅加速度计

提出了一种新型的基于光纤布拉格光栅(FBG)反射带宽和反射光功率测量的加速度计,其是将单根FBG斜向粘贴在矩形简支梁侧面构成的,通过在简支梁中间粘贴重物感应竖直方向的加速度,通过梁的弯曲改变FBG反射带宽和反射光功率。实验结果表明:FBG的反射带宽具有很好的线性响应,其测量范围可达到8g,因带宽展宽造成FBG的反射率降低,因此反射光功率的线性响应范围只有4g;带宽和功率灵敏度分别为0.4nm/g和4.57μW/g;由于温度仅改变FBG的布拉格波长,而对其反射带宽和光功率几乎没有影响,所以加速度计对温度变化不敏感。     

基于ARM系统激光器的温度和功率反馈补偿系统的设计

激光器驱动电源的稳定性直接影响反射强度调制式光纤传感器的测量精度和寿命。以嵌入式系统为数字控制核心,PID为控制调节算法,建立激光器的温度和光强补偿系统。用设计的补偿系统对1310nm波长的激光器进行试验研究,结果表明该反馈补偿系统能使反射式光纤传感器的精度和稳定性得到较大的提高。