基于階躍掃頻光源的FBG傳感及傳感信號波長變換的研究.pdf

1、在光纖布拉格光柵(FBG)傳感解調系統(tǒng)中，解調速度、分辨率及可復用的FBG數(shù)量為三個重要指標。本文提出了基于階躍掃頻光源的FBG傳感及傳感信號全光波長變換技術。階躍掃頻光源利用射頻信號控制單邊帶(SSB)調制器實現(xiàn)掃頻輸出，不僅避免了傳統(tǒng)機械掃頻方式帶來的輸出頻率的非線性，提高了掃頻速度，且采用腔外掃頻的方式，不影響激光線寬，從而減少對解調分辨率的影響。利用全光波長變換技術，將各傳感節(jié)點的多波長傳感信號轉換成特定波長上的時分復用信號，釋

2、放每個節(jié)點占用的光譜資源，提高傳感網(wǎng)復用傳感器的數(shù)量。本文的主要內(nèi)容如下:
　　一、基于單波長階躍掃頻光源的FBG傳感解調研究
　　1、以窄線寬分布反饋(DFB)激光器作為種子光源，實現(xiàn)了單波長階躍掃頻脈沖序列的穩(wěn)定輸出，對步長為80pm的掃頻光源進行線性擬合，掃頻線性度為1。
　　2、利用不同掃頻步長的階躍掃頻光源分別對FBG溫度和應力傳感進行解調，得到FBG應變靈敏度1.566pm/με，中心波長隨應力變化線性度0

3、.99944，溫度靈敏度為10.004pm/℃，溫度線性度0.99946。將解調結果與光譜儀測量結果進行比較，中心波長最大偏差僅5.15pm。
　　二、基于多波長并行階躍掃頻光源的FBG傳感解調研究
　　1、以四個DFB耦合作為種子光源，DFB波長間隔為0.4nm，掃頻步長為20pm，實現(xiàn)了四波長并行階躍掃頻輸出，光譜平坦度為±2.65dB，掃頻范圍為1.6nm(1548.72nm～1550.32nm)，掃描頻率為133.3

4、kHz。
　　2、將上述光源應用于FBG溫度傳感，得到的溫度靈敏度為10pm/℃，線性度為0.99487，波長重復性為1.91pm。將解調結果與光譜儀測量結果進行比對，兩種結果的中心波長最大偏差為6.32pm。
　　三、FBG傳感信號波長變換
　　1、提出一種可高效利用光譜資源的傳感網(wǎng)模型，設計了基于電吸收調制器的全光波長變換實驗，對FBG傳感信號進行了波長變換及解調，結果表明波長變換成功保留了傳感信號所攜帶的信息，波