1 华北电力大学 电子与通信工程系，河北 保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室，河北 保定 071003
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室，河北 保定 071003
在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要。综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法，主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展，分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响。
光线布喇格光栅 解调系统 高精度 波长标定 峰值检测 fiber Bragg grating demodulation system high precision wavelength calibration peak detection
1 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100192
2 北京卫星制造厂有限公司机械产品事业部，北京 100190
首先从理论上详细分析阵列波导光栅的串扰、插入损耗和带宽对解调系统的动态范围、波长分辨率及解调精度的影响。结果表明，带宽越大，解调系统的动态范围越大，但波长分辨率会有所下降；串扰越小，解调精度越高。然后从理论上研究影响阵列波导光栅输出光谱带宽的因素，如阵列波导光栅的衍射级数、阵列波导数及喇叭口宽度等。结果表明，当阵列波导数越小和锥形波导的开口宽度越大时，则阵列波导光栅的通带带宽越大。最后设计一款基于2%折射率差二氧化硅材料体系的阵列波导光栅，其具有带宽宽、损耗低和串扰低等特点，为基于阵列波导光栅的光纤光栅解调系统的研究提供理论指导，并指明器件及系统的优化方向。
光学器件 阵列波导光栅 光纤光栅解调系统 相对光强解调 光子集成 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0923002
针对光纤布拉格光栅(FBG)超声探测传感器测量灵敏度和量程相互制约的问题, 文章提出了一种基于法布里珀罗(FP)腔和π相移FBG(π-FBG)的解调方案。文章分析了利用FP腔解调的原理并进行了详细的数值仿真分析。理论分析表明, 利用FP腔的两个纵模作为一组解调器同时解调, 可将系统灵敏度提高两倍, 并且具有很好的线性度。扩展到多个纵模时可构建解调器阵列, 从而极大地提高了系统的量程, 有效地解决了测量灵敏度和量程相互制约的问题。数值仿真结果表明, 该方案在实际可操作参数范围内切实可行, 并具有灵敏度高和响应速度快等优势。
π相移光纤布拉格光栅 大量程 法布里珀罗腔 解调系统 超声传感 π-FBG large measurement range FP cavity demodulation system ultrasonic sensor
1 新型传感器与智能控制教育部暨山西省重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院,光电工程研究所, 山西 太原 030024
为提高测温精度和空间分辨率,搭建了基于电光调制器调制探测光脉冲的布里渊光时域反射分布式温度传感系统。分析并验证了电光调制器输出探测光脉冲信号的特性、电信号解调系统中窄带滤波器中心频率以及检波器响应速率对反射测温精度和空间分辨率的影响。结果显示,中心频率为700 MHz的窄带滤波器进行布里渊增益谱扫描时,布里渊光时域反射测温系统可获得高的测温精度；采用响应速率较快的检波器获得的系统空间分辨率较高。在此基础上,采用电光调制器调制脉宽约10 ns的探测光脉冲进行测温实验,在约3 km的传感距离上获得了±1.24 ℃的测温精度和1.217 m的空间分辨率,实现了较高空间分辨率和温度精度的分布式光纤传感测量。该实验可为BOTDR温度传感解调系统中器件参数的选择提供参考。
布里渊光时域反射仪 电光调制器 解调系统 测温精度 空间分辨率 Brillouin optical time domain reflectometry electro-optical modulator demodulation system temperature measurement accuracy spatial resolution
1 昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 昆明650504
2 西南交通大学 希望学院 机械与电气工程系, 四川 南充637000
鉴于单通道解调系统一次可检测的光栅波长数目有限, 同时为兼顾 FBG (光纤布拉格光栅)解调系统与上位机通信的稳定性与高速性, 结合波分复用与空分复用技术, 研制了多通道、多通信端口的FBG解调系统。通过控制16路光开关的光路切换, 可实现对16通道FBG传感网的空分复用, 对各通道传感器中心波长进行解调。测试结果表明, 解调系统中心波长分辨率为1 pm, 一次采集光栅波长信息的时间为620 ms, 16个光通道的FBG传感信息更新最短时间不大于10 s, 可对约200只光纤光栅传感器进行有效监测。
光纤布拉格光栅 解调系统 16通道 光开关 波分复用 空分复用 FBG demodulation system 16 channels optical switch WDM SDM
南京大学光通信工程研究中心, 江苏 南京 210093
设计了一种基于频谱分区的高精度光纤光栅波长解调系统。在传统的法布里-珀罗滤波器法中加入法布里-珀罗标准具动态校准滤波器的波长读取值，很好地消除了由滤波器调谐的温度漂移和蠕动引起的测量误差；同时利用标准具及放大自发辐射(ASE)光源特性进行频谱分区解调，大大降低了滤波器调谐时非线性的影响，使得解调系统具有很高的解调精度和很好的稳定性。实验结果表明，系统的稳定性为0.97 pm，分辨率达到了0.33 pm，温度解调线性度为0.9999。
光纤光学 光纤光栅解调系统 可调谐法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 频谱分区解调
华北电力大学 电子与通信工程系，河北 保定071003
为能依据振动检测要求合理选择FBG(光纤布拉格光栅)振动解调方案，提高FBG振动解调系统性能，文章深入剖析了FBG光强式振动解调系统中影响解调性能的各种因素，通过MATLAB软件对匹配光栅法、边缘滤波法及激光匹配法的系统灵敏度和解调范围进行了对比，分析了改变FBG 3 dB带宽时三种方法灵敏度和解调范围的变化趋势，分析结果对合理搭建FBG振动解调系统具有参考价值。
光纤布拉格光栅 振动解调系统 灵敏度 解调范围 FBG vibration demodulation sensing system sensitivity demodulation range
烟台大学 光电信息学院, 山东 烟台 264005
基于线性滤波器的解调法是通过探测两路光的光功率比值来确定外界温度和压力变化的。本文通过实验证明了在相同的温度或压力下, 随着光源总功率减少, 两路光的比值不相同, 从而影响了系统的稳定性。为了提高系统的稳定性, 对两路光功率的变化进行了分析, 找到了背景噪声是影响两路光比值变化的基本原因, 并对背景噪声进行了处理。实验结果表明, 处理背景噪声后的光纤布拉格(FBG)传感器在不同的温度环境下并改变光源功率大小时, 比值较恒定, 系统具有很好的稳定性。该修正方法同样适用于应变和压力等实验中系统稳定性的测量。
光纤传感器 解调系统 噪声分析 光纤布拉格光栅(FBG) 线性滤波 optical fiber sensor demodulation system noise analysis Fiber Bragg Grating(FBG) linear filtering 光学 精密工程
2013, 21(11): 2785
长春理工大学 空间光电技术研究所, 吉林 长春 130022
提出一种针对光纤布拉格光栅(FBG)温度传感器的解调系统设计。基于直接数字合成器（DDS)原理，利用现场可编程门阵列（FPGA）构成可调法布里珀罗(F-P)滤波器的驱动电压，电压峰峰值可达10 V。提出利用FPGA控制多个模/数（A/D）转换器来流水线式读取数据构成采集模块，实现四通道检测。为增加解调的实时性，实现实时校准功能，摒弃常用的参考光纤，引入梳状滤波器。对FBG进行定标，并在30 ℃～100 ℃间对所设计的解调系统进行检测，利用电子温度计与光谱仪同时检测，比较两组数据来对设计的解调系统进行性能评估。平均温度误差为0.19129 ℃，最小温度差值为0.045 ℃，分辨率1 pm。
光纤光学 解调系统 现场可编程门阵列 法布里珀罗滤波器 激光与光电子学进展
2013, 50(9): 090601
