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新型光纤光栅波长解调技术研究进展

2016-04-05 15:07
野明月
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  近些年来,作为一种光无源器件,光纤光栅凭借其优越的特性在光纤传感领域得到了广泛的应用,因此光纤光栅的解调技术成为了当下研究热点之一。传统的光栅解调技术主要有光谱分析法、FP滤波解调法、M-Z干涉解调法等,其中干涉解调法将光栅光谱的漂移转化成相位差,具有非常高的分辨率,然而这种方式是发生在光域的干涉,外界环境的抖动很容易对光信号的相位造成影响,尤其是当光栅用于静态物理量的传感时,解调结果的可靠性相当有限。

  武汉光电国家实验室、光学与电子信息学院夏历副教授领导的课题小组提出了一种基于微波域非平衡M-Z干涉技术的光栅解调技术,成功实现了施加在光栅上的轴向静态应力的线性解调。光栅的反射光信号由强度调制器调制到一定频率的微波信号上,经过由单模光纤和色散补偿光纤构成两臂的M-Z干涉结构之后,形成了微波域的干涉,因此光栅光谱的漂移就能造成输出信号强度的变化。由于M-Z干涉结构两臂之间巨大的色散差的存在,两臂信号之间的延时差使得光信号之间是无法形成干涉的,因此只存在微波调制信号之间的干涉,而外界环境的抖动对微波信号相位信息的影响是极其微小的,所以最终结果要稳定得多。并且仅仅只需调节微波调制信号的频率,我们就能改变解调系统的灵敏度和动态响应范围。相信在不久的将来,这种优越的光栅解调技术能够广泛应用于光纤传感网络中。

  

  图1 解调系统原理结构示意图

  

 图2 不同调制频率的应力解调结果图

  2016年1月8日,该研究成果“基于微波域非平衡马赫泽德干涉仪的光纤光栅传感器的波长监测技术”(Radio-frequency unbalanced M–Z interferometer for wavelength interrogation of fiber Bragg grating sensors)发表在光学期刊Optics Letters上(Vol. 41, Issue 2, pp. 313-316 Jan. 2016)。

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