基于FDML掃頻激光器的全同弱反射光柵高速解調(diào)系統(tǒng)的研究.pdf

1、光纖布喇格光柵（Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG）傳感器屬于光纖傳感器的一種，通過(guò)對(duì)FBG反射光譜中心波長(zhǎng)漂移的監(jiān)測(cè)即可測(cè)量外界參量的變化，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸損耗低、耐腐蝕、體積小、檢測(cè)靈敏度高等傳統(tǒng)電類傳感器所無(wú)法替代的優(yōu)良特性，被廣泛地應(yīng)用于民用工程、航空、船舶、電力、石油、建筑物結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。隨著科學(xué)的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，現(xiàn)有的光纖光柵傳感技術(shù)已不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求，大容量、低成本

2、、快速解調(diào)是光纖光柵傳感技術(shù)今后的重要發(fā)展方向。
　　隨著光纖光柵制作工藝的提高，弱反射光柵的出現(xiàn)讓光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)有了進(jìn)一步的飛躍，然而現(xiàn)有的弱反射光柵傳感網(wǎng)絡(luò)解調(diào)技術(shù)存在響應(yīng)速度慢等問(wèn)題。對(duì)此，本論文提出了基于傅里葉域鎖模（Fourier Domain Mode-Locked，F(xiàn)DML）掃頻激光器的全同弱反射光柵高速解調(diào)系統(tǒng)，為光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)解調(diào)提出了新的方法。論文的主要工作如下：
　?。?）研究了掃頻激光形成的相關(guān)理

3、論，構(gòu)建了FDML掃頻激光器，介紹了FDML掃頻激光器的主要器件，分析和測(cè)試了不同因素對(duì)FDML掃頻激光器輸出光特性的影響，并通過(guò)倍頻的方法得到了掃頻頻率為120.99kHz，掃描光譜范圍為1292.5nm~1306nm，波長(zhǎng)掃描速度約為3.267×106nm/s的高速掃頻光。
　?。?）以高速掃頻激光器為基礎(chǔ)搭建了全同弱反射光柵高速解調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)的FDML掃頻激光器可以輸出周期性波長(zhǎng)連續(xù)變化的高速掃頻光，通過(guò)光延時(shí)效應(yīng)，各個(gè)位置

4、全同光柵的反射光信號(hào)產(chǎn)生時(shí)域上的區(qū)分，從而可以獲取各個(gè)光柵的位置信息，同時(shí)通過(guò)高速掃頻光的一次掃頻即可獲取陣列中所有弱反射光柵經(jīng)光延時(shí)后的波長(zhǎng)信息。
　?。?）基于FDML掃頻激光器輸出光波長(zhǎng)與時(shí)域計(jì)數(shù)值的線性關(guān)系，提出將頻域內(nèi)對(duì)FBG中心波長(zhǎng)的測(cè)量轉(zhuǎn)變成為時(shí)域內(nèi)對(duì)時(shí)間的測(cè)量。與此同時(shí)，為了減小激光器中光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器的溫度漂移及壓電陶瓷的非線性因素帶來(lái)的解調(diào)誤差，采用了光梳狀濾波器作為參考通路，為激光器輸出波長(zhǎng)進(jìn)行了分