线性啁啾光纤Bragg光栅的分段切趾技术

基于耦合模理论和传输矩阵法,引入分段切趾(变迹)技术,对线性啁啾光纤BRAGG光栅进行分析。以5段对称切趾为例,对切趾后光纤的反射谱、时延曲线等特性进行数值分析,对比传统的单一函数完全切趾和对称切趾技术,说明分段切趾对光纤光栅性能的优化作用。

非对称切趾对线性啁啾光纤Bragg光栅反射谱畸变补偿

为了对线性啁啾光纤Bragg光栅在对称切趾后可能带来的反射谱倾斜畸变进行补偿,提出了非对称切趾结合分段切趾补偿反射谱倾斜畸变的方案,并分析这种补偿方案的正确性。通过数值模拟的结果对改变切趾比例和改变切趾函数(切趾强度)的两种非对称切趾补偿反射谱畸变的方案进行了比较,进一步论证了非对称补偿反射谱倾斜畸变的可行性。

线性啁啾光纤Bragg光栅的分段切趾技术

基于耦合模理论和传输矩阵法，引入分段切趾（变迹）技术，对线性啁啾光纤BRAGG光栅进行分析．以5段对称切趾为例，对切趾后光纤的反射谱、时延曲线等特性进行数值分析，对比传统的单一函数完全切趾和对称切趾技术，说明分段切趾对光纤光栅性能的优化作用．

Bragg光纤光栅的非线性开关特性研究

从耦合模理论出发,通过单独改变入射波中心波长、光纤光栅长度及耦合系数,数值研究了光纤光栅双稳态开关特性,给出了输入输出特性与这些参数的单一依赖关系曲线,得出一些有意义的结论。在此基础上,对如何减小非线性开关阈值进行了总结和探讨,并提出运用稀土掺杂光纤光栅与F-P腔相结合的结构来降低光开关阈值。

线性啁啾光纤Bragg光栅的实验研究

本文给出了 1 42 mm长相位掩模板和扩束技术研制的色散补偿线性啁啾 Bragg光纤光栅 ( CFBG)的反射谱特性及传输实验结果 ,本实验研制的线性啁啾 Bragg光纤光栅样品带宽为 0 .56～ 0 .92 mm。可实现对普通光纤色散补偿 1 0 0 km以上 ,色散代价小于 1 .5d

非线性二次曝光法制作三角形光纤Bragg光栅

提出了一种利用非线性二次曝光技术制作三角形光纤Bragg光栅的新方法.该方法只使用普通Bragg位相模板,采用两次曝光技术,通过控制光纤光栅的本地谐振波长和反射率,达到控制光纤光栅谱形的目的.第一次直接对光纤曝光,用来控制光纤光栅谐振波长;第二次通过位相模板曝光,用来控制光纤光栅的反射率.考虑到光敏光纤感光特性曲线的多项e负指数变化规律,按照“分步写入光纤光栅设计软件”进行曝光分布设计,利用“分步曝光光纤光栅写入系统”进行曝光控制,使用信息产业部第46研究所生产的DCS01型光敏光纤,得到了线性范围1.24nm、反射率为0～64%的三角形光纤Bragg光栅.三角形光纤Bragg光栅作为光纤光栅传感解调器件,在光纤传感领域具有重要应用价值.

带宽为0.84nm色散补偿100km以上线性啁啾光纤Bragg光栅的研制

本文用传输矩阵法分析了啁啾Bragg光纤光栅的反普特性及时延特性，同时给出了用142mm长相位拔模板和扩束技术研制的色散补偿线性啁啾Bragg光纤光栅的反射谱特性及传输实验结果，实验研制的线性啁啾Bragg光纤光栅样品带宽为0．56－0．84nm，可实现对普通光纤色散补偿100km以上。

线性啁啾光纤Bragg光栅分段切趾优化

分段切趾是光纤光栅一种新的切趾改进技术。针对线性啁啾光纤Bragg分段切趾的两个重要参数:分段切趾比例和分段切趾强度进行讨论。基于数值模拟的结果,以三分段切趾为例,分析两个参数对光栅性能的影响以及进行优化的方法。

基于光纤Bragg光栅的模型桨叶弯矩解耦方法

近年来,光纤Bragg光栅(FBGFiber Bragg Grating,FBG)这种具有体积小、质量轻、抗电磁干扰能力强、可实现准分布式测量等独特优势的新型传感器受到了人们的广泛关注。为了实现其在直升机飞行试验中的工程应用,引入基于应变差值计算的桨叶弯矩解耦方法,通过标定实验确定不同光纤Bragg光栅组合桥路测量弯矩的耦合系数,选择最优弯矩解耦组合桥路,完成载荷标定。实验结果表明,光纤Bragg光栅传感器适用于直升机桨叶弯矩测量,可以实现挥舞、摆振、扭转弯矩的有效解耦和准分布式测量。

面向光纤光栅传感线性拟合度的PSO-GPR算法

【目的】为了提高光纤布拉格光栅(FBG)传感系统中反射光谱中心波长与外部环境变量之间的线性拟合度,文章提出了使用粒子群优化的高斯过程回归模型应用于FBG应力传感领域。【方法】针对FBG的反射光谱特性,文章研究了对于FBG传感系统在光谱拟合中线性拟合度的影响,通过粒子群算法去寻找高斯过程回归模型中的最优超参数以提升对反射光谱中心波长的预测性能。文章搭建了FBG应力传感实验平台,将FBG铺设在强度梁上,在等强度梁一端施加不同重量的砝码对FBG产生轴向应变,通过光谱仪采集反射光谱数据并使用文章所提模型进行线性拟合分析处理,将未优化的高斯过程回归模型、最大值法、高斯拟合法和质心法得到的结果作为对照组。【结果】结果表明,在掺铒光纤放大器输出功率为10 dBm、传输光纤距离为50 m、光谱仪采样点个数为501的条件下,反射光谱中心波长与砝码重量之间的线性拟合度均优于对照组,文章所提模型的线性拟合度最高能达到0.9519,相较于对照组均有所提升。在501、251、167和126点的光谱采样点条件下,文章所提模型能将系统的线性拟合度提升到0.9900,相较于最大值法最大提升了0.2587。【结论】分析结果表明,使用粒子群优化的高斯过程回归模型能够有效提高FBG应力传感系统的线性拟合度。

光纤Bragg光栅非线性开关动态特性研究

基于光纤Bragg光栅中脉冲演变遵循的非线性耦合模方程,数值分析了光纤Bragg光栅在禁带附近由非线性光学特性导致的Bragg波长偏移。仿真结果表明:随着输入信号功率的增大,光栅的布拉格波长向长波方向移动,反射峰值下降,反射带宽变窄。进一步研究了基于此效应的全光自开关特性,结果表明:此开关的稳定时间短,并且输出脉冲形状保持良好。因此,这种具有高非线性系数的光纤光栅实现的全光开关在全光信号处理方面具有广泛的应用前景。

用传输矩阵法研究光纤Bragg光栅的非线性特性

从耦合模理论出发,利用传输矩阵法求解耦合模方程,数值研究了光纤光栅双稳态开关特性,给出了输入输出特性的依赖关系曲线,得出一些有意义的结论。在此基础上,对传输矩阵法在啁啾光纤光栅的非线性双稳态中的应用进行了探讨。

非线性二次曝光法制作啁啾光纤Bragg光栅

在利用二次曝光技术制作啁啾光纤Bragg光栅的方法中,把曝光扩大到光敏光纤感光特性曲线的非线性区,使得二次曝光法制作的啁啾光纤Bragg光栅的带宽和反射率大大提高。根据自行编写的“光纤光栅曝光设计软件”进行曝光设计,利用“分步扫描写入光纤光栅系统”进行扫描曝光控制,得到了3dB带宽0 .91nm、顶部带宽0 .6 2nm、反射率90 %的啁啾光纤Bragg光栅。对于使用的DCS -0 1型光敏光纤,二次曝光法制作的啁啾光纤光栅的最大带宽极限可达到1.82nm。

光纤Bragg光栅温度和应变传感特性的试验研究

在光纤Bragg光栅传感原理的理论分析基础上,采用保温装置和等强梁结构对其温度和应变传感特性进行了试验研究,并做了试验结果的误差分析。其结果表明光纤光栅的Bragg波长随温度和轴向应变的变化呈现出良好的线性关系,且重复性较好。试验测得的温度灵敏系数升温时约为9.54 pm/℃,降温时约为9.53 pm/℃,理论计算值约为9.72 pm/℃;应变灵敏系数加载时约为1.006 pm/με,卸载时约为1.005 pm/με,理论计算值约为1.011 pm/℃;其试验值与理论计算值吻合得很好。同时介绍了一种简单实用的温度补偿技术,得出了考虑温度补偿后的实际应变与光栅波长的关系式,并采用焊接应力在线监测试验对其温度和应变传感特性的标定值进行了验证,为光纤Bragg光栅在铝合金工程结构中进行温度和应变监测提供了理论依据和试验数据,对光纤Bragg光栅传感测量的工程应用具有借鉴作用和重要意义。

采用WDM技术的光纤Bragg光栅传感网络

采用绝对测量原理的波长调制技术 ,光纤Bragg光栅可组成并行、串行和阵列WDM拓扑结构 分析表明 ,光纤Bragg光栅网络的工作原理类似于一个多宽带平面镜 利用光谱仪可测量上述光纤Bragg光栅网络的反射谱 ,其中 ,光源是宽带为～ 4 0nm的掺饵光纤放大器 当网络中的光纤Bragg光栅受扰动后 ,受扰光栅的反射谱发生相应的变化 ,即Bragg波长发生相应的偏移 结果表明 ,当事先确定了光纤光栅的波长调制范围 ,反射的峰值波长能反应光纤光栅传感网络的信息 值得注意的是～ 3nm的波长调制范围可满足～ 10 0℃和～ 2 0 0 0

新型光纤Bragg光栅锚索预应力监测系统

针对预应力锚索检测的问题 ,在分析预应力传感器研究现状的基础上 ,提出了采用光纤 Bragg光栅传感技术进行锚索监测的新方案 ,详细介绍了光纤 Bragg光栅锚索预应力监测系统的工作原理及主要构成、进行了工程现场与常规的电测技术的对比实验。结果表明 :光纤 Bragg光栅传感器具有高的精度 ,抗干扰能力强 ,结构简单 ,长期稳定性高 ,实现实时。

基于光纤Bragg光栅的局放检测技术

为研究光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)技术用于检测局部放电(简称局放)超声信号的灵敏度和抗干扰性能,在实验室搭建了基于FBG的局放检测系统,对自由微粒放电和悬浮放电2种类型的局放信号进行了检测,并将检测结果与基于压电陶瓷(piezoelectric,PZT)传感器的局放系统进行了对比。此外,针对变电站存在的振动干扰和强电磁干扰,对系统的抗干扰能力进行了对比实验研究。实验结果显示:对于25 p C的自由微粒放电及130 p C的悬浮放电,基于FBG的局放检测系统和传统PZT局放检测系统均可测得明显的信号,前者可以取得与后者接近相同的灵敏度;对于振动干扰的情况,FBG及PZT局放检测系统均会测得明显的干扰信号,但信号的形状完全不同;对于强电磁干扰的情况,PZT局放检测系统会受到明显的影响,但FBG局放检测系统则能完全避开强电磁干扰。综合各项实验结果可得,相较传统PZT局放检测系统,FBG局放检测系统的检测灵敏度几乎一致,但抗干扰性能较优。

一种耐高温光纤Bragg光栅温度传感器

分析了光纤Bragg光栅在高温段的线性特征,设计了一种高温光纤Bragg光栅的传感探头,并进行了理论和实验研究,结果表明:该传感器有很好的重复性和良好的线性特性。其灵敏度为0.0304nm/℃,是裸栅的3倍,可检测的温度范围为0～230℃,且具有很高的稳定性,经10次等精度测量,其灵敏度值的波动不超过0.06%。可应用于高温环境下测量温度的变化。

提高光纤Bragg光栅波长测量精度的方法

利用一对固定Bragg波长的光栅作为参考,在锯齿波电压驱动下,可调谐滤波器输出的窄带光分别扫描传感光栅和参考光栅,使用高斯寻峰算法计算出参考光栅反射峰值波长对应的驱动电压。在参考波长区间,利用参考光栅的波长准确性高的特点,对滤波器输出波长进行校准,建立滤波器调谐波长与扫描电压的关系。传感光栅的Bragg波长可以通过线性插值求取。温度传感实验中,利用质心法、微分法和高斯拟合法计算光栅反射峰值波长,分别获得±1℃、±0.5℃和±0.3℃测量精度,对应着±10pm、±5pm和±3pm的波长误差。实验结果表明,波长校准和选择好的寻峰算法分别减小了可调谐滤波器波长输出非线性性及波长扫描精度低带来的测量误差。

基于封装光纤Bragg光栅传感器的混凝土应变监测试验研究

研究了光纤Bragg光栅封装工艺,提出并实现了两种封装光纤Bragg光栅传感器:工字型钢管封装光纤Bragg光栅应变传感器及钢管封装光纤Bragg温度传感器。研究了传感器的埋设工艺,采用金属丝固定法、钢管抽出法两种方法进行了埋设。将它们埋入到钢筋混凝土梁中,实现对混凝土的拉、压应变及温度的测量。结果显示,在试验梁弹性阶段,可以较为准确的监测混凝土应变。