利用匹配光柵解調(diào)來檢測光纖光柵傳感器的系統(tǒng)設(shè)計
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光纖布拉格光柵傳感器(FBGS)是用光纖布拉格光柵(FBG)作敏感元件的功能型光纖傳感器，可用于直接檢測溫度和應(yīng)變，以及與溫度和應(yīng)變有關(guān)的其他許多物理量和化學(xué)量的間接測量。在光纖布拉格光柵傳感器的應(yīng)用研究中，波長解調(diào)是一個重要的方面。目前限制光纖光柵傳感器應(yīng)用的最主要障礙是傳感信號的解調(diào)。波長解調(diào)方法主要有光譜儀、斜邊濾波法、可調(diào)諧濾波法、干涉掃描法、匹配光柵法等。但是，在這幾種方法中，光譜儀成本較高，斜邊濾波法的分辨率較小，干涉儀沒有好的重復(fù)性，而可調(diào)諧濾波器的掃描周期較長。因此，近年來，匹配光柵法越來越受到人們的青睞。為此，文中介紹了一種簡單、廉價且由兩個并聯(lián)的匹配光柵解調(diào)來檢測光纖光柵傳感器的系統(tǒng)設(shè)計方法。
1雙光柵匹配原理
雙光柵匹配系統(tǒng)示意圖如圖1所示。寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)3 dB耦合器進(jìn)入傳感FBG。再由FBG反射后進(jìn)人兩路匹配光柵，對應(yīng)的兩個光電探測器得到與其對應(yīng)波長有關(guān)的光信號，然后由光電探測器將其轉(zhuǎn)換為電信號并進(jìn)入信號采集處理電路提取有用信號，最后由后續(xù)信號處理系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理。
圖1中，PD1和PD2為光電探測器，光電探測器所探測到的光功率P為：
其中I1(λ)和I2(λ)分別為傳感光柵和匹配光柵的反射功率譜密度函數(shù)。兩者的反射功率譜函數(shù)均可用高斯函數(shù)近似表示：
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