基于自由光谱范围匹配的光纤光栅解调技术研究

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由于光纤布拉格光栅传感器在应变,温度等物理量测量方面的广泛应用,基于光纤布拉格光栅的光纤传感器引起了人们极大的关注。因为光纤布拉格光栅传感器的波长编码的本质特征,通常的检测方法是采用光栅波长解调技术。课题基于法布里-珀罗滤波器自由光谱范围匹配的光纤光栅解调技术,实现FBG传感信号的解调。本文主要的工作如下:首先,对光纤光栅传感的技术和应用作了详细的论述,简单介绍了光纤光栅解调技术和复用技术。对光纤光栅的理论分析方法进行了详细的论述,重点介绍了耦合模理论和传输矩阵法。用OptiGrating仿真软件对具有用户自定义切趾函数和周期线性啁啾光纤光栅的特性进行了仿真。利用仿真软件对光纤光栅传感器的应变特性进行模拟,有助于光纤光栅传感器设计和制造过程中参数的优化。其次,对法布里-珀罗滤波器进行了详细的理论分析,得出了法布里-珀罗滤波器的透射率曲线图以及精细因子和条纹对比度与镜面反射率的关系图。然后系统地分析了基于光纤法布里-珀罗腔干涉传感器的性能特性,并进行了相应的数值仿真。仿真了精细因子和镜面倾斜角度这两个参数对干涉型传感器性能特性的影响,得出了相应的曲线关系图。为法布里-珀罗干涉型传感器的生产制造提供一定的理论指导作用。最后,对基于可调谐法布里-珀罗滤波器的光纤光栅的解调技术做了详细的研究,在传统的基于可调谐法布里-珀罗滤波器解调技术的基础上,提出了基于自由光谱范围匹配的光纤光栅解调技术。该解调技术是利用法布里-珀罗滤波器的自由频谱区和相邻光纤光栅的中心波长差相匹配,同时使用了一个多通道的带通滤波器,这样可以同时扫描多个不同的光纤光栅的反射峰。在提高基于波分复用技术的分布式传感系统的采样速率和波长精确度方面,该解调技术提供了一种新的解决办法。
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