1 黑龙江大学 物理科学与技术学院,哈尔滨,150080
2 黑龙江大学 中俄联合研究生学院,哈尔滨,150080
从传感系统结构的角度分两方面介绍了光纤激光拍频传感技术的研究进展：一是超短腔偏振光纤激光拍频传感系统，利用激光谐振腔生成的两个正交偏振激光，阐释了正交偏振拍频传感器的技术原理及其波分复用、频分复用、波分/频分混合复用等大规模传感器阵列技术。另一个是较长谐振腔的多纵模光纤激光拍频传感系统，介绍了直腔型和环腔型两种传感原理，以及结合波分复用、频分复用、波分/频分混合复用等技术的光纤激光拍频传感网络，实现了传感的大规模网络化。这些传感器将在环境监测、地震勘测、大型土木工程健康监测、水声检测、航天航空等领域具有广阔的应用前景。
拍频 多纵模 波分复用 频分复用 beat frequency multi-longitudinal mode wavelength division multiplexing frequency division multiplexing
1 暨南大学光电工程研究所, 广州 510632
2 黑龙江大学光纤技术研究所, 哈尔滨 150080
报道了一种基于环形腔光纤激光器和1×4模拟电子开关的具备实时监测功能的光纤光栅传感网络查询技术,利用级联的波分复用光栅串充当环形腔光纤激光器端镜,借助可调法布里珀罗滤波器对反射的信号光进行扫描,调整光路结构并增加抽运光强度使信号光得到足够的增益,则可获得各传感元工作波长的激光脉冲,且依时序输出。又引入1×4模拟电子开关,将转换为电信号的激光输出按时序分配至4个输出信道。结合非平衡扫描干涉解调技术,实现了对4光栅传感阵列的查询解调。1555 nm波长时系统传感灵敏度的实验值为1.630°/με,与理论值1.674°/με基本吻合。
光纤光学 光纤光栅 传感网络 环形腔光纤激光器 波长扫描 多信道输出 干涉解调
1 黑龙江大学光纤技术研究所, 哈尔滨 150080
2 暨南大学光电工程研究所, 广州 510632
基于熔融拉锥技术研制的3 dB宽带耦合器的光纤环形镜的工作原理,提出了一种新型的具有有源闭合腔装置的光纤光栅传感系统。在用作闭合共振腔端镜的环形镜中写入十个波分复用光纤光栅传感元,利用共振腔中接入的法布里珀罗滤波器,通过控制电压对传感光栅的波长扫描,实现对传感地址的查询。用非平衡的迈克耳孙扫描干涉仪将传感光栅的波长漂移信息变为相移信息,实现传感信号的解调。系统传感灵敏度的实验值为1.5835 °/10-6ε,与理论值(1.6662 °/10-6ε)基本吻合。
光纤光学 光纤光栅传感系统 有源查询 光纤环形镜 解调
1 暨南大学物理系, 广州 510632
2 黑龙江大学光纤技术研究所, 哈尔滨 150080
3 黑龙江大学光纤技术研究所, 哈尔滨 150080
4 香港理工大学电机工程系, 香港
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10 m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。1556 nm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。
光纤光学 光纤传感 光纤光栅 传感网络 时域地址查询 多信道输出 实时监测 干涉解调
1 宁波高等专科学校交通运输工程系,宁波,315012
2 黑龙江大学,光纤技术研究所,哈尔滨,150080
介绍一种新的基于寄生干涉结构的干涉解调方案,它将包含应变信息的波长漂移信号变为相移信号,借助相位计显示的相移量确定待测应变量的大小.系统传感灵敏度的实验值为1.58 Deg/με,在误差允许的范围内与理论值1.61 Deg/με基本吻合,具有0.39 με的分辨能力.
光纤光栅 寄生干涉结构 干涉解调
黑龙江大学光纤技术研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
将传感光栅用作环形器光纤激光器的端镜,腔中接一受压电陶瓷(PZT)驱动的具滤波功能的匹配光栅,受正弦波电压信号驱动,通过观察同一驱动周期中激光输出两谷值在时域中的间隔,进而判断作用在传感光栅上的轴向待测应变。在-140～720 με范围内,其传感分辨率为1.8 με,灵敏度为88.152 με/ms。理论和实验均证实该装置的感测结果不受环境温度变化的影响。
集成光学 光纤光栅 传感系统 时域解调 有源
1 宁波高等专科学校交通运输工程系,宁波,315012
2 黑龙江大学光纤技术研究所,哈尔滨,150080
提出并实验了一种新颖的匹配光栅对解调方案,受压电陶瓷驱动,解调光栅对传感光栅反射光波进行波长扫描,将传感光栅布拉格反射波长的漂移变为解调光栅透过的负脉冲在时域中间隔的变化进而确定待测应变量的大小.系统传感灵敏度的实验值为94.417 με/ms,具有-100～700με的传感测量范围.
光纤光栅 匹配光栅对 解调 fiber Bragg grating match grating pairs demodulation
研究了一种基于全光纤马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的高灵敏度微位移传感器,将干涉仪的一个臂固定在微动平台上,在消除环境干扰的情况下,通过对干涉仪臂的拉伸,从光谱仪观察干涉谱线中某一特定波长的移动与拉伸长度成正比,从而实现了一种位相调制型微位移传感器.当位移变化0.0020mm时,波长移动了0.61nm,调谐速率为305nm/mm,线性拟合度为0.9994.
马赫-曾德尔干涉仪 微位移传感 相位调制 全光纤 Mach-zehnder interferometer mini-displacement sensor phase modulation all-fiber
