波长解调

摘要： 基于阵列波导光栅的光子集成解调技术是硅光领域的研究热点和难点.相比传统解调方法,基于阵列波导光栅的光子集成解调技术因其解调精度高、解调速度快、封装体积小等优势,在光纤布拉格光栅的高速、高精度解调上具有明显优势.近年来,随着光子集成技术的发展,各科研院所和相关机构对阵列波导光栅的光子集成解调法进行了广泛深入的研究与优化.本文通过介绍阵列波导光栅工作原理及基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅波长解调原理,结合基于阵列波导光栅的光纤布拉格光栅解调仪在材料体系和系统性能两个方面的重要进展,归纳了基于阵列波导光栅的解调仪的典型应用场景,从新材料、系统集成和规模化三方面对光纤布拉格光栅解调系统的未来发展提出针对性建议,为基于阵列波导光栅的光子集成解调技术的研究发展提供参考.

摘要： 为了更宽的波长解调范围(几十nm)和更高的解调精度(pm级),提出了一种采用可调谐光纤法布里珀罗(FFP)扫描滤波器实现波长扫描,结合高稳定性波长标准具和阈值比较寻峰算法降低迟滞效应解调误差的快速光纤光栅波长解调方法,并完成了相应的解调系统设计.通过对所提出的解调方法的可行性及解调系统的测量性能进行实验验证,实验结果表明:该方法可准确解调光纤光栅波长,解调系统的测量标准差为3.7pm.

摘要： 针对光纤布拉格光栅在复用时,由于光源带宽有限可能会导致光谱重叠,进而影响解调精度的问题,提出一种新型的光纤布拉格光栅重叠谱解调方法。该方法基于改进的蝠鲼觅食优化算法,利用Tent混沌映射优化初始种群多样性,采用差分进化算法优化个体位置更新策略,解决了蝠鲼觅食优化算法易陷入局部最优的问题。对多个光纤布拉格光栅重叠谱进行仿真与实验,结果表明:所提方法能够准确解调出重叠光谱的中心波长,即使在光谱畸变的情况下,误差最大不超过0.01 nm;同时有效降低了陷入局部最优的概率,提高了算法的稳定性、可靠性。

摘要： 针对复合频移干涉系统可以通过相位来求解波长的特点,提出了基于频移干涉的数字混频FBG解调方法,并通过理论和实验进行了验证.该算法在解调过程中结合了频移干涉技术光栅准确定位的优势,提高了信号混频阶段本振信号与原始干涉信号频率的一致性,实现了干涉信号相位高精度解调.搭建了基于复合频移干涉结构的FBG传感系统,在仿真和实验测试中通过数字混频法准确解调出了干涉信号初始相位中包含的波长信息,对1.5 nm波长改变量的信号解调误差小于0.26%.同时进行了准动态信号的温度传感实验,具有较好的波长解调效果,在传感监测中具有一定的应用前景.

摘要： 光纤布拉格光栅(FBG)传感器是通过观测光纤光栅反射谱中心波长漂移来判断待测量变化,准确寻找光纤光栅反射谱峰值信息成为研究重点.依据分布反馈式激光器(DFB)动态扫描输出波长与时间的规律,以标准法布理-珀罗透射谱为标准谱来直接获取光纤光栅中心波长信息,并采用高斯函数和洛仑兹函数两种拟合算法,对法布理-珀罗透射谱和FBG反射谱进行研究.采用曲线拟合度作为标准,运用编程语言编写寻峰算法并优化.实验结果表明,动态调谐的分布式反馈激光器光纤光栅波长解调系统高斯拟合算法优于洛伦兹拟合算法,拟合度可达到97％以上,系统测量分辨率达1 pm、测量范围为1547～1552 nm.

摘要： 针对有限光源带宽条件下光纤布拉格光栅传感网络重叠复用的解调瓶颈,提出基于峰值匹配分布式估计算法的波长解调方法,将光纤布拉格光栅传感网络重叠光谱的解调问题转化为函数优化问题,利用理论光谱与重叠光谱之间的差异构建优化模型,通过峰值匹配分布式估计算法对该优化模型进行求解得到各光纤布拉格光栅的传感值.分布式估计算法采用高斯混合模型构建描述光纤布拉格光栅传感网络的解空间概率分布,由概率模型采样产生新的种群个体,并引入峰值匹配算子消除光纤布拉格光栅峰值错配,通过反复进化最终得到最优解.采用该方法对不同规模数量的光纤布拉格光栅传感网络进行解调实验,结果表明该方法在大规模光纤布拉格光栅光谱完全重叠的情况下,平均误差可控制在10pm以内;与现有其他解调技术相比,其具有更高的解调精度,能够解决光纤布拉格光栅传感网络光谱在部分重叠甚至完全重叠情况下的波长解调问题,为提升光纤布拉格光栅传感网络复用数量提供了新的解调途径.

摘要： 基于光纤光栅对温度的敏感特性,本文研究了一种基于窄带分布式反馈半导体激光器(DFB Distributed Feedback Laser)解调技术的光纤光栅在线温度检测系统,可以实现电力设施等复杂环境下的温度检测.测温系统采用窄带激光器程控调谐的解调方法,通过线性控制DFB激光器内部温度实现DFB激光器波长可调谐,以STM32F103RCT6为主控制板获取温度信息,并控制DFB激光器温控电路,形成闭环控制系统实现温度测量.实验结果表明,测量温度灵敏度可以达到0.1C,温度测量范围可达到20～90°C.本系统结构简单紧凑、不受电磁干扰、性能稳定可靠,且耐高温高湿、不受化学腐蚀,可适用于电力设施的温度监测.

摘要： 本文通过实时进行温度补偿的双光栅参考法作为光纤光栅信号解调的波长校准方法,提高解调精度,同时研制透射通道,对透射型高斯光谱器件进行透射波长解调,使用国产化稳定可调光纤滤波器,提高性价比,满足工程应用对解调仪高精度、低成本、透反同时测量的需求,推动光栅传感的工业化应用进程.

摘要： 提出了一种改进型边缘滤波波长解调技术,解决干涉型或谐振型光纤传感器输出的干涉谱波长的快速解调问题.该波长解调技术基于啁啾光栅和长周期光栅的光谱特点,以啁啾光栅作为矩形滤波器,提取传感器输出干涉谱的一个干涉峰;以长周期作为边缘滤波器,将干涉峰的波长信息转化为光强信息进行检测.该波长解调技术波长解调范围为传感器输出干涉谱的一个自由光谱范围(FSR),解调速度快,克服了当前波长解调技术中存在的测量范围与测量速度难以同时提高的问题,同时还具有系统成本低,体积小,能够灵活多路扩展的特点.详细介绍了解调系统的工作原理以及系统结构,并将其实际应用于一种干涉型光纤电流传感器输出干涉谱的波长解调中.通过实验证明电流传感器工作在工频及脉冲电流(脉冲宽度25μs)情况下,该解调系统对传感器输出干涉谱具有准确、快速的解调效果.该研究对推进干涉或谐振型光纤传感器的实际工程化水平的提高具有重要意义.%A novel edge-filter wavelength demodulation technique based on the special spectral characteristics of chirped fiber grating and long-period fiber grating was proposed in this paper,which offers a fast wavelength demodulation method for inter-ferometric and resonance fiber-optic sensors.In this wavelength demodulation system,the chirped fiber grating acts as a rectan-gular filter,which extracts one interferometric peak out of the periodic interference spectrum;The long-period fiber grating acts as an edge filter,whose transmission profile is shown to be nearly linear over a sufficiently wide range,converting the wave-length variation into optical power in a linear relationship,that the wavelength can be acquired through optical power measure-ment.The demodulation range can go up to one free spectrum range (FSR)and the demodulation speed is determined by the re-sponse of the photodetector theoretically.This demodulation technique has practical significance with the fast demodulation speed,wide demodulation range,low cost,small size,and the convenience to multichannel extension.The principle and struc-ture of the demodulation system were illustrated in detail,and the experiment was setup through applying the demodulation sys-tem to an interferometric fiber optic current sensor.Experiment result showed the system could demodulate accurately and fast when the sensor was under power current and pulse current.This paper is of great significance for promoting the engineering practical level of interference and resonance fiber optic sensors.

摘要： 阵列波导光栅(AWG)解调技术根据高斯型AWG相邻通道输出光信号强度的对数比得到光纤布喇格光栅(FBG)的中心波长,是一种结构简单、响应速度快、解调精度高的新型FBG波长解调技术.另一方面,相较于高斯型AWG,平坦型AWG更易得到.本文对采用平坦型AWG作为核心元件的FBG解调仪进行了深入研究,指出了采用平坦型AWG和高斯型AWG进行波长解调时工作原理的区别.在此基础上,本文搭建了基于平坦型AWG的FBG解调系统,该解调系统能有效支持多路FBG传感器的复用,通过采用补偿光栅消除了温度漂移对解调结果的影响.采用该系统对不同工作状态下的FBG传感器输出光信号进行测量,测量结果表明该解调系统的最大测量误差仅为5.3pm.

摘要： 本文提出了一种新的压力传感器的设计,该传感器基于Fabry-Perot腔干涉和波长解调理论测量压力.设计用MEMS技术以及普通的光通讯接插件制作出工艺简单,分辨率高的光纤MEMS压力传感器.阐述了传感器的工作原理,分析了硅膜的厚度对传感器性能的影响以及FP腔的长度对反射光信号的影响.系统采用可调谐激光器进行信号访问,利用反射谱的相位变化完成信号解调.理论分析和模拟计算验证了传感器加工制作方案的可行性.

摘要： 光纤光栅的传感波长解调，是光纤光栅传感系统必不可少的重要部分，它很大程度上决定了传感系统的分辨率、可靠性和成本。本文设计了一种简单的采用保偏光纤的光栅传感波长解调方法，通过巧妙地采用带有保偏光纤的Sagnac环结构，可由光纤环输出光强的变化测得光栅波长的移动，实现了偏振无关探测。针对此测量方法，提出了为提高探测精度选取保偏光纤长度的依据。该解调方案具有结构简单、成本低、偏振无关、分辨精度可根据实际需要选择的优点。

摘要： 通过理论分析建立了扭转高双折射光纤的数学模型,提出一种利用扭转高双折射光纤实现光纤光栅反射波长的解调方法.理论和实验表明,该系统具有10nm的准线性解调制范围,线性度好,易于实现.

摘要： 本文介绍了波长信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一.总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能.

摘要： 本文介绍了波长信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一.总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能.

摘要： 本文介绍了波长信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一.总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能.

摘要： 本文介绍了波长信号解调是实现光纤光栅多参量、多点分布式传感网络的核心技术之一.总结了光纤光栅传感信号解调的一般原理和技术难点,评述了常用解调方法的工作机理、特点和性能.

摘要： 本申请涉及一种基于窄带隙半导体的光传感波长解调结构，当入射光信号波长发生改变时，由于不同波长的穿透能力不同，故穿过相同厚度的窄带隙半导体后所导致的第二电极检测到的第二电流I’’ph值也不同。窄带隙半导体同时作为吸光材料和导电材料，利用两个表面的电极来测量光电流的大小，通过电流的比值，可以无需测量光线的强度，容易实现整个结构的小型化。

摘要： 一种基于单探测器的多通道光纤光栅绝对波长解调系统，包括宽带光源、环形器、参考光纤光栅、1×N光开关、N路传感光纤光栅阵列、可调谐滤波器、光电探测器以及数据采集卡；本发明同时提供了基于该系统的解调方法，宽带光源产生光，经环形器后再经过两个参考光纤光栅分为透射光和反射光两部分，其中透射光进入1×N光开关，由数据采集卡产生的选通信号控制光进入相应的传感光纤光栅通道，反射光回经环形器进入可调谐滤波器，传感光纤光栅的反射光回也经环形器进入可调谐滤波器，扫频光被光电探测器接收，将光谱信号转换成时域信号，然后进行解调，得到参考光纤光栅和传感光纤光栅的相对位置，本发明能够简化系统结构并消除因光纤传输而引入的波长测量误差。

摘要： 本发明是一种双边缘滤波波长解调器及其解调方法，主要用于光纤布拉格光栅反射的窄带光波长的测量，该解调器包括光源两个光分路器、第一光滤波器、第二光滤波器2、第一光电转换模块、第二光电转换模块、双路模拟一数字信号转换模块和微处理器，解调方法是：第一光滤波器和第二光滤波器连接在同一个光分路器的两个分路上，且它们的光谱特性是相交迭的。当载有传感信息的反射光波长通过两个相交迭的光通道时，由于通道的光谱特征不同，输出的光谱也不同，利用两个滤波器输出光强比值的对数值可以间接的测量波长值。用这种方法解决了光学器件线性性和光强不稳定的问题，在解调时不存在任何机械移动部分，比扫描式的解调方法测量速度更快，运行时更稳定更精确。

摘要： 本发明公开了一种光纤光栅加速度传感器的波长解调系统，宽带光源光经光隔离器进入可调谐F‑P滤波器，锯齿波信号发生器产生锯齿波信号驱动可调谐F‑P滤波器；可调谐F‑P滤波器输出信号进入耦合器并分为两路，一路通过F‑P标准具和第一光电探测器，另一路通过光环形器、第一参考光栅、第二参考光栅和光纤光栅加速度传感器，再反射经光环形器进入第二光电探测器；数据采集模块采集光信号并上传；上位机进行波长解调。本发明还公开了所述的波长解调系统的波长解调方法，包括锯齿波输入可调谐F‑P滤波器；对F‑P标准具通道和光纤光栅加速度传感器的光谱进行采集、小波去噪、寻峰计算和波长解调。本发明的波长解调精度高且简单可靠。

摘要： 本发明提供一种基于边缘滤波的光纤光栅中心波长解调系统、方法及解调仪，涉及光纤解调仪技术领域，包括：光路单元、光电转换单元、信号调理单元、A/D采样单元以及上位机；本光纤光栅中心波长解调系统结构简单，通过滤波斜率将光纤光栅传感器反射光的光强和波长对应起来，对于光源的平坦度要求较低，并且只要上位机CPU的运算速度足够就可以同时适用于较高频率和低频解调的应用环境，解决了现有解调系统中存在的成本较高、对光源平坦度的要求较高，很难同时满足高频解调和低频解调应用环境等问题。

摘要： 本申请涉及一种基于窄带隙半导体的光传感波长解调结构，当入射光信号波长发生改变时，由于不同波长的穿透能力不同，故穿过相同厚度的窄带隙半导体后所导致的第二电极检测到的第二电流I’’ph值也不同。窄带隙半导体同时作为吸光材料和导电材料，利用两个表面的电极来测量光电流的大小，通过电流的比值，可以无需测量光线的强度，容易实现整个结构的小型化。

摘要： 本发明公开了一种防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调系统和方法，系统中宽带光源发出的光依次经过光隔离器、可调谐F‑P滤波器和光耦合器后分成两路，其中一路通过F‑P标准具，另一路经过环形器后被光纤光栅反射；上述两条通道的光信号经过光电转换和信号调理电路后被数据采集卡采集并送入上位机；数据采集卡的一路模拟输出电压经过比例电路后与另一路模拟输出电压通过求和电路对可调谐F‑P滤波器进行驱动。上位机程序一方面监测数据采集卡的输入电压，另一方面利用监测的数据计算波长解调灵敏度和控制特征值，并对数据采集卡的输出电压进行控制，消除可调谐F‑P滤波器中压电执行器蠕变的影响，完成光纤光栅波长解调。

摘要： 一种高分辨率波长解调系统，包括：一波长调制型传感器；一第一1×2耦合器的输入端与波长调制型传感器的输出端相连接；一第二1×2耦合器的输入端与第一1×2耦合器的输出端相连接；一相位调制器的输入端与第一1×2耦合器的输出端相连接，该相位调制器的输出端与第二1×2耦合器的输入端相连接；一光电探测器；一信号处理模块与第二1×2耦合器之间串接光电探测器，用于将待测信号从干涉信号中解调出来；一正弦信号发生器的输出端与相位调制器连接，该正弦信号发生器的输入端与信号处理模块连接，为相位调制器和信号处理模块提供正弦调制信号。

摘要： 本发明是一种双边缘滤波波长解调器及其解调方法，主要用于光纤布拉格光栅反射的窄带光波长的测量，该解调器包括光源两个光分路器、光滤波器1、光滤波器2、光电转换模块1、光电转换模块2、双路模拟－数字信号转换模块和微处理器，解调方法是光滤波器1和光滤波器2连接在同一个光分路器的两个分路上，且它们的光谱特性是相交迭的。当载有传感信息的反射光波长通过两个相交迭的光通道时，由于通道的光谱特征不同，输出的光谱也不同，利用两个滤波器输出光强比值的对数值可以间接的测量波长值。用这种方法解决了光学器件线性性和光强不稳定的问题，在解调时不存在任何机械移动部分，比扫描式的解调方法测量速度更快，运行时更稳定更精确。

摘要： 本实用新型提供一种光纤光栅中心波长解调系统及解调仪，涉及光纤解调仪技术领域，包括：光路单元、光电转换单元、信号调理单元、A/D采样单元以及上位机；本光纤光栅中心波长解调系统结构简单，通过滤波斜率将光纤光栅传感器反射光的光强和波长对应起来，对于光源的平坦度要求较低，并且只要上位机CPU的运算速度足够就可以同时适用于较高频率和低频解调的应用环境，解决了现有解调系统中存在的成本较高、对光源平坦度的要求较高，很难同时满足高频解调和低频解调应用环境等问题。