光纤光栅解调系统信号处理算法的实现

针对目前市场上的光纤光栅解调仪体积大、功耗高的缺点,提出了将DSP应用于光纤光栅解调系统实现波长解调的方案;同时,为了减小DSP运算的数据量,提高光纤光栅解调系统的实时性,提出了一种光谱寻峰算法,通过与Mat l ab中的峰值检测模块的处理结果进行对比分析,证明了算法的有效性。

基于高速动态光栅解调系统的FBG等强度悬臂梁振动传感特性研究

研究基于高速动态光栅解调系统的光纤Bragg光栅（fiber Bragg grating,FBG）等强度悬臂梁振动传感性能,分析FBG等强度悬臂梁与振动传感的基本原理和传感特性。结果表明：当压电陶瓷的输出频率接近等强度悬臂梁的谐振频率时,传感器的输出振幅最大;相同频率下,等强度悬臂梁厚度为0.3mm时响应度最大,平坦响应范围为10Hz-60Hz,平坦区的加速度灵敏度为51.25pm/（m·s^-2）,最大加速度灵敏度为416.81pm/（m·s^-2）;相同振动频率下,波长漂移幅值与振动幅值具有良好的线性关系,线性相关度为0.998,时域波形信号的FFT变换主频分量占80%以上。

小型化光纤光栅解调系统设计及寻峰算法的模拟评测

为实现光纤布拉格光栅(FBG)反射光谱信号的实时监测,基于全固态光谱模块设计了用于解调FBG信号的硬件系统和软件架构,编写了上位机软件,嵌入了不同的寻峰算法,可适用于不同噪声环境下中心波长的计算,以减少由算法带来的波长误差。软件还包括数据采集、存储及回放等功能。以高斯拟合寻峰算法为例,提出了一种不依赖硬件设备对寻峰算法进行模拟评测的方法,提高了这类光谱解调系统的开发效率。采用叠加了不同噪声水平的理想FBG反射谱进行模拟评测实验,结果表明,阈值取为噪声平均幅值的2倍时可获得最佳的寻峰结果,且寻峰误差与采集数据的信噪比(SNR)和光谱峰宽成反比。运用高斯拟合寻峰算法对硬件系统实际采集的FBG反射谱数据进行寻峰计算,所得系统精度为5.89 pm,与模拟评测结果的误差小于1.7 pm,验证了模拟评测的可行性。

嵌入式技术在光纤光栅解调系统中的应用

现今嵌入式技术已广泛应用于工业控制、仪器仪表、移动通信、信息家电、环境监测等众多领域,考虑到光纤光栅解调系统在实际应用中的需要,提出了一种以嵌入式系统为核心的光纤光栅解调系统,并具体介绍了该系统的解调原理、硬软件设计以及相关信号数据的处理。

大容量高速光纤光栅解调系统的数据压缩传输

提出了一种基于硬件差分压缩的数据传输方法,以实现大容量高速光纤Bragg光栅(FBG)解调系统中对大数据量的高效率传输。方法根据FBG峰值数据的特征进行差分处理减少数据量,并结合Lempel-Ziv-Welch(LZW)字典压缩算法消除数据冗余,最终实现大容量高速FBG解调数据的实时传输。数据处理与压缩算法在FPGA上进行硬件实现,数据吞吐率高。根据实验测试,在4kHz解调速率下,FBG静态信号数据压缩率达到16.56%,动态信号数据压缩率达到36.25%。测试结果表明,本文方法在航空发动机动态监测系统平台实验中压缩效果良好,能够有效解决在硬件资源受限下巨大数据量的传输问题。

用于FBG解调的AWG芯片的设计、仿真与制备

设计、仿真并制备了一种用于光纤布拉格光栅(FBG)解调的阵列波导光栅(AWG)芯片。该芯片基于SOI衬底进行制备,并在AWG的输入/输出波导、阵列波导与平板波导之间采用双刻蚀结构进行优化。经仿真,该AWG的插入损耗为1.5 dB,串扰小于-20 dB,3 dB带宽为1.5 nm。优化后的AWG芯片采用深紫外光刻技术、电感耦合等离子体等技术制备。经测试,该AWG的插入损耗为3 dB,串扰小于-20 dB,3 dB带宽为2.3 nm。搭建了基于该AWG的解调系统,解调实验结果表明,该系统在0.8 nm范围内的解调精度可达11.26 pm,波长分辨率为6 pm。

阵列波导光栅解调系统光电集成中Si纳米线AWG的设计

设计了一种阵列波导光栅解调集成系统中的8通道Si纳米线阵列波导光栅波分复用器。根据材料的折射率设计了单模波导截面尺寸,利用光束传播法对所设计阵列波导光栅进行了模拟。结果表明,器件尺寸为200μm×219μm,远小于目前技术较成熟的硅基SiO2的尺寸,光功率分布符合高斯分布,信道间隔为1.8nm,串扰小于-21dB。对小尺寸AWG的设计具有参考意义。

光纤光栅传感解调软件系统

分析了一种实用的新型光纤光栅传感解调软件系统OptSensor.该系统集成了对多种数据采集卡的支持,采用多种处理方法,既可以满足实时采集、实时分析的需要,又有试验数据脱机调试功能,具有较好的实用价值.系统还实现了解调结果可视化输出.

B/S模式的FBG信号远程监控系统设计

采用B/S结构作为监控系统的基本架构,开发了光纤Bragg光栅（FBG）远程监测系统。通过访问Web网络可以在浏览器界面查看FBG解调系统检测的FBG传感器数据。研究结果表明：通过查询2014年11月28日-2014年12月27日期间应变桩FBG应变传感器应变变化的时序曲线图与边坡上表面FBG位移传感器位移变化的时序曲线图,能够及时了解到不同监测对象的物理变化量。通过远程实时观察传感器数据信息,为工程的安全监测提供了依据。

基于频谱分区的高精度光纤光栅波长解调系统

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。

光电检测电路设计

针对光纤Bragg光栅解调系统设计结构简单,价格低廉的光信号检测电路,利用该电路进行光纤光栅波长解调实验,实验表明该电路性能优异,能够满足光纤光栅解调系统的要求,可用于其它微弱光信号检测。

用于FBG解调的阵列波导光栅设计与性能分析

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。

光学元件

0611507 滤光器在WDM网络中的去谐效应=Effects of optical filter deturning in WDM optical networks[刊,英]／A．L． J．Teixeira,M．J．N．Lima／／Electronics Letters．-2003, 39(14)．-1073(E)