基于掺铒光纤/喇曼混合放大的光纤激光器布喇格光栅传感系统

提出了一种提高长距离光纤布喇格光栅信噪比以进行准分布测量的新方法.该方法基于掺铒光纤/喇曼混合放大的光纤激光器结构,掺铒光纤和滤波器构成的环形结构产生激光作为光源,喇曼光纤放大器对布喇格光栅信号进行低噪音的双向放大,置于远处的掺铒光纤利用剩余的泵浦功率产生自发辐射光和放大传感信号,为远处掺铒光纤之后的布喇格光栅传感器提供信号光以及补偿由于长距离传输造成的光纤损耗.实验显示,与使用宽带光源的传感方式相比,系统的性能得到显著提高,仅使用小功率泵浦,分布在50 km光纤上的FBG均获得了超过58 dB的优良信噪比.     

用于光纤光栅压力传感器的一种新型布喇格波长调解系统

介绍了一种基于双光纤布喇格光栅实现波长解调的高准确度、低成本光纤光栅压力传感器．在外界压力下，传感光纤布喇格光栅的反射波长产生漂移，其漂移量被粘贴在以一定频率上下扫描的等强度悬臂梁上的匹配光纤布喇格光栅调制为系统输出时间脉冲序列的脉冲宽度．实验结果表明：该解调技术的波长测量范围为0～3nm，波长测量的不确定度为1pm，对于量程为0～6MPa的压力传感器其测量的不确定度为0．005MPa．     

一种新型双参量光纤布喇格光栅传感器的研制

介绍了一种新型的具有双参量测量功能的光纤布喇格光栅传感器.该传感器采用了特殊的结构,安装了两个不同中心波长的光纤布喇格光栅,可以实现两曲面之间狭小间隙的微小位移和温度的同时测量.实验表明,该传感器结构紧凑、体积小,具有良好的重复性和稳定性,位移测量误差不超过±10 μm,温度测量误差不超过±2℃.     

聚合物太赫兹光纤布喇格光栅

研究了一种基于聚合物太赫兹光纤的太赫兹光纤布喇格光栅.通过二氧化碳激光器或紫外激光器点对点加工聚合物太赫兹光纤,实现聚合物太赫兹光纤直径的周期性调制,从而实现太赫兹光纤布喇格光栅的周期性折射率调制.基于有限元方法和光纤布喇格光栅相关理论,考虑反射峰波长、反射率、带宽、光纤长度、光纤直径和光纤直径形状变化程度等因素,研究了太赫兹光纤布喇格光栅的特性.理论模拟表明,反射峰波长和光栅周期存在与传统光学波段光纤布喇格光栅不同的非线性关系.     

光谱频移的炸药熔铸温度网络监测系统研究

为了准确、稳定、全面地获得炸药熔铸过程各个位置的温度变化情况,设计了基于布喇格光栅光谱频移的温度实时监测系统。通过光纤组网系统对炸药熔铸过程炸药指定位置的多个点同时进行实时温度监测,根据光栅的布喇格波长与光栅温度之间存在的线性关系,建立光栅布喇格波长线性频移与光栅温度的函数,获取炸药不同位置的准确温度。四个通道通过耦合器共用同一个宽带光源,每一根光纤上的5个光栅的布喇格波长相互分开。实验所用的光栅为自己设计封装好的光栅,用保偏熔接机将光栅与光纤熔接上,经解调仪获取温度数据。将获取的温度数据经Origin处理绘制时间―温度曲线。结果显示,布喇格光栅测得的温度能很好的满足实验要求。     

一种改变光纤光栅布喇格波长的有效方法

本文报道了一种改变光纤光栅布喇格波长的有效方法。写于我氢光纤上的光纤光栅经过高温退火后,再利用紫外激光对其进行均匀曝光,不但能够有效改变其布喇格波长,而且还可以提高其反射效率。此种方法能很好地解决光纤光栅制作过程中的工作波长控制问题。     

一种提高线阵CCD微型光谱仪波长分辨率的新算法

采用一种新的波长算法,通过获取光谱峰的位置信息,对相邻像元间的波长进行细分,将线阵CCD微型光谱仪波长的测量分辨率提高到了1pm。实验测量结果表明:测量光纤布喇格光栅(FBG)的波长稳定性优于1pm;测量光纤外腔式Fabry-Perot干涉仪(EFPI)的波长稳定性为5pm;计算速度比采用插值算法更快,有效地提高了波长测量的分辨率和采样频率,可以实现光纤传感信号的高速高精度解调。     

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实：将三只中心波长均在1 580 nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200 km处获得了15 dB的信噪比,反射信号明显|并且在200 km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.     

基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统

提出了一种通过提高长距离光纤布喇格光栅传感系统容量,从而实现多传感点参量测量的新方法.采用时分复用、窄波长范围扫描激光方式,将多个中心波长相近的低反射率光纤布喇格光栅放置于系统的不同位置,构成准分布式光纤传感系统,实现了多个传感点参量的同时测量.同时提出了采用掺铒光纤和喇曼混合放大方法来延长传感距离.在系统的中间加入一个喇曼泵浦进行喇曼放大以此补偿光纤布喇格光栅反射的信号,系统末端的掺铒光纤利用前面喇曼泵浦剩余的泵浦功率产生自发辐射光并放大传感信号,使得整个系统的传感距离延长.实验证实:将三只中心波长均在1580nm附近,反射率均小于4%的光纤布喇格光栅,分别放置在系统的不同位置,在200km处获得了15dB的信噪比,反射信号明显;并且在200km处的静态应变和温度实验中,线性度均达到了0.999以上.     

新型高准确度光纤光栅压力传感系统

提出一种使用光纤双布喇格光栅测定压力的测量方法.在外界压力作用下,传感光纤布喇格光栅反射波长的漂移,被转变成在交变力策动下,发生弯曲的等强度悬臂梁调制扫描光栅反射光脉冲间隔的变化.实验结果表明,光纤布喇格光栅反射波长漂移的测量范围为0～3 nm,波长测量的不确定度为1 pm;压力传感器的量程为0～6 MPa时,压力的测量不确定度为0.005 Mpa.     

Absolute metrology by phase and frequency modulation for multiwavelength interferometry

A fiber interferometer for absolute distance measurements is presented whereby wavelength variation is achieved via a sinusoidal strain modulation of a fiber Bragg grating to generate a series of beat wavelengths. The interferometer employs fiber laser sources where the design is based on the use of narrow-bandwidth fiber Bragg gratings. The accuracy of the beat wavelengths is improved compared to the use of multiple wavelengths measured with conventional optical spectrum analyzers or available wavemeters. Initial measurements are presented for beat wavelengths of 254.74 mm and 27.4 m over an optical path difference of 200 mm and 3.8 m, respectively. Combined with a two (or three) wavelength interferometer, this technique has the potential for ultrahigh dynamic range metrology ranging over several meters while preserving subfringe resolution and a low system complexity.     

High-Accuracy Measurement of the Dispersion of Chirped Fiber Gratings

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｆｉｂｅｒｇｒａｔｉｎｇｓａｒｅｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｓｅｎｓｉｎｇ .Ｔｈｅｙａｒｅｌｉｋｅｌｙｔｏｈａｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｗｏｍａｉｎａｒｅａｓ:ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｉｎｌｏｎｇ ｈａｕｌｆｉｂｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓ[1,2 ]ａｎｄｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒｏｕｔｉｎｇｉｎｗ…     

Partial scanning frequency division multiplexing for interrogation of low-reflective fiber Bragg grating-based sensor array

Interrogation using partial spectrum scanning for a low-reflective fiber Bragg grating (FBG)-based sensor array is proposed. The sensor head is a Fabry–Perot interferometer (FPI) consisting of low-reflective fiber Bragg gratings. An FPI consisting of low-reflective FBGs (FBG-FPI) has a spectrum with a sinusoidal structure with a period determined by the length of the FBG-FPI. Multiple point sensing is possible by installing multiple low-reflective FBG-FPIs on one fiber and analyzing the reflection spectrum of that fiber by the frequency division multiplexing method. A coherent wavelength-swept light source is necessary to acquire the reflection spectrum; however, but the sweep speed of a commercially available wavelength-swept light source that satisfies the condition is only approximately several tens of hertz. Therefore, we propose to conduct a wavelength sweep by injection current modulation of a laser diode. Wavelength sweeping with a modulated laser diode allows fast sweeping at 100 Hz or more, and the sweep range is as narrow as several hundred picometers. Reading only a part of the reflection spectrum of a low-reflective FBG-FPI sensor array using a modulated laser diode enables high-speed multipoint measurement through frequency analysis. Theoretical requirements for successful interrogation using the partial reflection spectrum are shown. A demonstration experiment to simultaneously measure strain applied to two low-reflective FBG-FPI sensors with a measurement time of 10 ms is reported.     

采用WDM技术的光纤Bragg光栅传感网络

采用绝对测量原理的波长调制技术,光纤Bragg光栅可组成并行、串行和阵列WDM拓扑结构.分析表明,光纤Bragg光栅网络的工作原理类似于一个多宽带平面镜.利用光谱仪可测量上述光纤Bragg光栅网络的反射谱,其中,光源是宽带为～40nm的掺饵光纤放大器.当网络中的光纤Bragg光栅受扰动后,受扰光栅的反射谱发生相应的变化,即Bragg波长发生相应的偏移.结果表明,当事先确定了光纤光栅的波长调制范围,反射的峰值波长能反应光纤光栅传感网络的信息.值得注意的是～3nm的波长调制范围可满足～100℃和～2000με的参量测量.     

具有温度补偿功能的光纤光栅传感解调系统

从理论和实验上研究了三角形光纤布拉格光栅的温度特性,结果表明：三角形光纤布拉格光栅谐振波长的温度变化率与普通光纤光栅的相同,并且其光谱形状不随温度的变化而改变。利用三角形光纤光栅光谱的这一温度特性,设计了一种具有温度补偿功能的应变传感解调系统。该系统利用斜线光纤光栅将光纤光栅应变传感的波长编码信息转换为强度,并且用信号强度与参考光强度的比值作为应变的度量值。研究表明,应变与应变度量值成线性关系,同时系统具有温度补偿功能。在三种不同的温度条件下,对悬臂梁的应变测试结果显示：在实验测量范围内,温度变化1℃导致的应变测量误差小于6微应变。由于采用信号强度和参考光强度的比值作为应变的度量值,避免了宽带光源的平坦度及波动对测量结果的影响。     

基于色散补偿光纤的高速光纤光栅解调方法

本文提出并论证了一种光纤光栅高速解调的新方法, 利用色散补偿光纤的色散效应, 将光纤光栅的波长漂移信息转换成时域信息. 采用脉冲激光器作为光源, 仅需一个光脉冲可获取单根光纤上所有光纤光栅的反射光脉冲, 再根据各个光栅反射回光脉冲的延时变化即可实现波长的解调. 本方法可用于准分布光纤光栅传感网络解调, 系统采用全光纤结构, 无需波长扫描, 大大提高了解调速度. 本文搭建了测试系统进行实验验证, 对3个光纤光栅组成的准分布式传感网络进行了解调, 实验结果表明, 解调出的光纤光栅布喇格波长线性度好, 解调速度最高可达1 MHz, 采样数据取10次平均后解调线性度可达0.9969, 解调误差约为27.8 pm.     

The research on temperature measurement based on polarization dependent loss

This paper analyzes the properties of reflected polarization dependent loss of apodized fiber Bragg gratings with temperature effective. We simulates reflected spectrum and polarization dependent loss of the apodized fiber Bragg gratings. The reflected spectrum and polarization dependent loss are measured under different temperatures. The analysis results show that reflected polarization dependent loss presents two peaks which shift an equal proportion to long wavelength with temperature increasing and have very good stability so we propose an idea that use polarization dependent loss as temperature sensor measurement parameters. The results show that the accuracy of measurement can be increased almost by one order of magnitude.     

Silicon photonic MZI sensor array employing on-chip wavelength multiplexing

In this work, we present a novel wavelength multiplexing concept for an integrated label-free biosensor array employing silicon photonic Mach-Zehnder interferometers as sensors. Microring resonators act as wavelength selective elements in order to address the individual interferometers. Wire Bragg gratings terminate the interferometer arms and reflect the light back, which eliminates the risk of a wavelength mismatch between drop and add port. The characteristics of the device are discussed and the design based on FEM and 3D-FDTD simulations as well as measurements of the nanophotonic key components—micro ring resonators, Mach-Zehnder interferometers and photonic wire Bragg gratings—are presented. Measurements of combinations of the wire Bragg gratings with ring resonators and Mach-Zehnder interferometer sensors demonstrate the applicability of the reflectors in photonic circuits.     

具有实时监测能力的光纤光栅传感系统时域地址查询技术

时钟信号控制下的脉冲宽带光源发出的光波,进入4个光栅组成的间距为10m的光栅串。利用受同一时钟信号控制的1×4模拟电子开关,将各传感元的反射光脉冲依次分配至相应的输出信道,实现时域地址查询,并对各传感元位置的待测应变进行实时监测。引入非平衡迈克耳孙干涉解调装置,将来自传感光栅的受待测应变诱导而至的波长漂移信息变为相移信息,定标后便可实现传感信号的解调。1556nm波长时,系统传感灵敏度的实验值为1.658°/με,与理论值1.673°/με基本吻合。     

Variable Wavelengths Fiber Bragg Gratings Written with A Phase Mask and Four Prisms

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｓｉｎｃｅｔｈｅｆｉｂｅｒｗａｓｐｌａｃｅｄｄｉｒｅｃｔｌｙｂｅｈｉｎｄｔｈｅ ｐｈａｓｅｍａｓｋ ,ｗｈｉｃｈｗａｓｏｒｉｇｉｎａｌｌｙｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｂｙＫ .Ｏ .Ｈｉｌｌｅｔａｌ.ｉｎ 1 993[1] ,ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｗｉｄｅｌｙｆｏｒｗｒｉｔｉｎｇｆｉｂｅｒＢｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｐｈａｓｅｍａｓｋｃａｎｏｎｌｙｉｎｓｃｒｉｂｅｔｈｅｆｉｂｅｒＢｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇｗｉｔｈ…