1 福州大学电气工程与自动化学院, 福建 福州 350108
2 福州大学电力系统与装置产业研究院, 福建 福州 350108
针对光纤布拉格光栅(FBG)传感网络中重叠光谱的中心波长解调问题,提出一种基于门控循环单元(GRU)网络的波长检测方法。该方法将FBG重叠光谱的波长解调问题转换为模型回归问题,同时考虑到光谱数据的序列特征和频谱特性,采用GRU网络实现对光谱数据的特征学习,训练得到相应的波长检测模型,从而实现对重叠光谱的精确快速解调。经实验验证,所提方法能够解决FBG传感网络光谱部分重叠或完全重叠条件下的中心波长的精确解调问题,其方均根小于1 pm的测试结果占总数的88.2%。相比现有的解调方式,所提方法在检测精度和稳定性上均有一定的提升,为提高FBG传感网络的复用能力提供了新的途径。
光纤光学 光纤布拉格光栅 波长检测 深度学习 门控循环单元网络
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海赛克力光电缆有限责任公司, 上海 200093
提出了一种利用旋光色散进行波长测量的方法。采用高灵敏度的硅光电倍增管(SIPM)探测线偏振光通过旋光物质和无旋光物质时的输出光强随步进电机旋转而发生的变化,由此测出旋光物质的比旋光度,从而根据比旋光度的色散特征方程求出对应光源波长。大量实验证明,该波长测量装置的精度为1 nm,标准差为0.06 nm,该波长检测方法具有良好的可行性与稳定性,并且该测量装置具有结构简单、易于调节等特点。
旋光色散 波长检测 硅光电倍增管(SIPM) optical rotatory dispersion wavelength measurement silicon photomultiplier(SIPM)
双结深光电二极管包括一深一浅两个光电二极管, 深、浅pn结光电二极管的光电流比值I2/I1随入射光波长单调增加。文章基于0.5 μm CMOS工艺对双结深光电二极管深、浅结光电流进行了数学建模和Matlab仿真。设计了片上信号处理电路, 将双结深光电二极管深、浅结光电流比值转换成电压输出。仿真结果表明, 信号处理电路的输出与ln(I2/I1)具有良好的线性关系。单片集成的CMOS波长检测芯片可用于未知荧光的波长检测和特异性分析。
双结深光电二极管 波长检测芯片 仿真 double junction photodiode wavelength detection chip CMOS CMOS simulation
1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
2 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心 光电测试技术北京市重点实验室，北京 100192
研究并实现了一种基于256像元线阵InGaAs扫描的光纤布拉格光栅传感解调系统。针对线阵InGaAs探测器，分析了光纤光栅反射谱中心波长定位原理，可实现多个FBG光谱的同时解调，单通道解调传感器数量取决于FBG的带宽和中心波长漂移范围。对256个像素点的光谱数据，通过设置的阈值判断反射谱的个数，分别对每一个谱峰进行拟合，基于高斯指数曲线模型实现了寻峰算法，获得了中心波长。搭建FBG解调系统采集光谱数据，寻峰算法的稳定性达到±0.5 pm。该解调方法无机械移动部件，实现了多光纤光栅波长寻峰的并行快速响应，波长解调范围为1 525～1 570 nm，为多光纤光栅传感提供了高速解调方案。
光纤布拉格光栅解调 InGaAs探测器 256像元 中心波长检测 高斯曲线 fiber Bragg grating demodulation InGaAs detector 256 pixels central wavelength measurement Gaussian curve 红外与激光工程
2016, 45(1): 0122004
江南大学通信与控制工程学院, 江苏 无锡 214122
在实际应用中,光纤光栅传感器的测量精度受到噪声、成本等因素的制约。 为了实现低成本的高精度光纤光栅传感器系统, 提出了对光纤光栅反射谱采用自适应阈值小波消噪和B样条拟合算法的处理技术,并通过实验和仿真得出自适应阈值 小波消噪,有效提高了系统的信噪比,在相同采样精度下拟合处理前波长检测的误差为0.01 nm, 处理后为0.0017 nm,误差降低了一个数量级。实验结果证明该方法不但可以有效降低噪声带来的 读取误差,而且提高了测量 Bragg 波长漂移量的分辨率,从而实现高精度测量温度、应变等外界参量。
纤维与波导光学 波长检测 自适应阈值小波 B样条拟合 光纤光栅 fiber and waveguide optics wavelength detection adaptive threshold wavelet B-spline fitting fiber Bragg grating
1 北京交通大学光波技术研究所, 北京 100044
2 全光网络与现代通信网教育部重点实验室, 北京 100044
3 中国铁道科学研究院通信信号研究所, 北京 100081
针对现有波长检测技术的不足，提出一种采用阵列波导光栅(AWG)进行波长快速检测的方法，该方法利用AWG对波长信号进行空间分离，将波长信号转化为光场强度信号，利用传统的光场强度检测手段实现波长检测。给出了分析这种检测方法光学特性的数学模型，应用此模型，分析了AWG性能参数对波长检测性能的影响。分析表明：待检测的波长信号可以通过AWG相邻通道的功率比的对数值进行线性表达；减小AWG通道波长间隔或其半波全宽(3 dB带宽)可以提高波长检测灵敏度；此方法对AWG的通道不平坦度不敏感；通过对AWG进行±0.1 ℃的温度控制，此方法可以达到±0.005 nm的波长检测精度。
传感 阵列波导光栅 光纤光栅 波长检测 sensing arrayed-waveguide grating fiber Bragg grating wavelength detection
国防科学技术大学光电科学与工程学院， 湖南 长沙 410073
提出将雷达、声呐领域中的时延估计算法用于均匀应变场或温度场中任意形状的光栅反射谱中心波长的检测。分析了信噪比(SNR)对不同形状反射谱进行峰值提取的影响。分析结果表明，对均匀周期的单模光纤布拉格光栅，其长度越长，折射率变化越大，峰值检测受信噪比影响也越严重；实验结果表明，与常规算法相比，采用时延估计中的相位谱法进行中心波长偏移量的提取，估计精度不受波长扫描精度的限制，对噪声造成的中心波长随机漂移有很好的抑制作用，而且无需对反射谱的形状进行假设与曲线拟合，计算量小，检测精度可达到皮米量级。
光纤光栅 波长检测 峰值提取 时延估计 相位谱法
报道了一种检测光纤光栅传感器波长的新方案.实验系统采用新型的级联结构对电热调谐的光纤光栅滤波器进行复用,扫描分析传感信号光的峰值波长,同时用参考波长校准方法消除了电热调谐中的蠕动误差.结果表明,系统的检测范围可达23nm,波长分辨率为3.1pm,应变测量分辨率为2.56με.
光纤光栅 传感器 波分复用 波长检测
1 清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室,北京,100084
2 韩国科学技术研究院光子研究中心,韩国
理论分析并实验研究了基于光纤光栅滤波调谐技术的光纤光栅传感系统.分析了由于光源光强波动及光纤扰动而引起的波长测量误差,并给出了减小测量误差的方法.该系统采用应变仪作为读出设备,使测量结果的线性拟合度达0.9995, 测量光纤光栅布拉格波长移动的最小分辨率为1.3 pm.
光纤光栅 传感器 波长检测
