基于虚拟仪器的光纤光栅温度传感系统设计

在简要阐述虚拟仪器技术Labview7.1和光纤光栅测温原理的前提下,介绍了一种基于虚拟仪器技术的光纤光栅温度传感系统,包括系统的硬件和软件结构。重点说明了如何利用虚拟仪器工作平台(Labview7.1)来实现数据的采集、处理、显示、保存以及查询等功能,从而快速、智能化地实现光纤光栅波长移位的检测,进而得到准确的被测对象温度曲线。该系统具有界面形象、操作方便、可靠性高、功能全和可扩展性强等优点。

机械感生长周期光纤光栅的可调谐环形光纤激光器

将采用机械感生法写制的长周期光纤光栅(MLPFG)串入环形腔中,设计了一种新颖的L波段可调谐环形掺铒光纤激光器(EDFL)。抽运光源为980nm半导体激光器,使用掺铒浓度为5×10-4,长度为12m的铒纤作为增益介质,通过调整待写制光纤与周期性压力槽之间的夹角,改变MLPFG的写制周期,调谐MLPFG透射谱,进而影响环形腔增益最高点,光纤激光器波长可调谐范围可达42nm(1562.465～1604.280nm),激光光谱3dB带宽<0.04nm,20dB带宽<0.08nm,边模抑制比>45dB。长时间观测表明,激光功率稳定性优于0.2dBm。实验显示,该光纤激光器具有带宽较宽,线宽较窄及性能稳定等特点。

机械感生长周期光纤光栅的实验

为了研究机械感生长周期光纤光栅(MLPFGs)的特性,利用机械微弯法写制了长周期光纤光栅。采用机械先加工技术制作了周期性压力槽,通过设计机械写制结构,制作了MLPFGs,并实验验证了周期性压力槽的周期、周期数以及外加应力等参数与MLPFGs透射谱的关系。最后,研究了温度对带有涂敷层和无涂敷层单模光纤写制的MLPFGs的影响。实验表明:MLPFGs的最大谐振峰值可达16dB,插入损耗<0.5dB;通过改变压力槽的周期,实现了谐振波长>14nm的调谐范围;带有涂敷层和无涂敷层单模光纤写制的MLPFGs谐振波长的温度灵敏度分别为0.057nm/℃,0.086nm/℃,谐振峰值的温度灵敏度分别为0.230dB/℃,0.312dB/℃。该写制结构能较好地控制MLPFGs的透射谱,同时结构简单、易擦除、成本低,在光纤传感领域具有一定的应用价值。

光纤光栅金属化工艺及特性研究

以石英光纤光栅为基体材料，采用化学镀镍和电镀铜相结合的工艺制备金属化光纤光栅。采用胶体钯活化法进行光纤光栅的活化处理，通过研究预处理粗化时间、活化时间与活化温度关键参数等对镍磷合金镀层结合强度和连续性等性能的影响，确定了最佳工艺条件：室温下粗化时间2～10min，活化温度30—40℃，活化时间20min，在石英光纤表面得到了连续、致密、均匀、光亮和附着力强的镍镀底层。采用电镀法在镀镍光纤光栅上继续镀铜，得到了具有高附着力、低电阻和良好焊接性能的金属化光纤光栅。对镀铜光纤进行温度性能测试，发现镀铜处理后的光纤光栅温度灵敏系数是普通光纤光栅的1．7倍。

镀Cu光纤Bragg光栅高温实验研究

将普通的光纤Bragg光栅(FBG)表面均匀地进行化学镀Cu,然后设计合理的测温装置对处理后的FBG进行高温实验。实验证明,经过表面镀Cu的FBG能够测量300℃的高温,线性度、准确度均较高,重复性也较好,而且可以通过控制镀层的厚度来控制其热膨胀系数,进而可以得到特定温度灵敏度的镀CuFBG温度灵敏度可提高2.4倍。进一步的实验验证了使用该FBG进行450℃的高温测量也是可行的。

光电二极管在光栅解调电路中的应用

在对光电二极管施加5 V偏置电压的情况下,对于其接收的不同强度的光信号,采用不同的负载电阻而输出的电信号进行了大量实验。实验表明:不同强度的光信号以及不同阻值的负载电阻对其输出信号均有影响,给出了确切的数据和形象的曲线。可以得出结论:在光栅解调电路中,对于确定的光路,可以通过实验找到最佳负载电阻,从而便于实现对外界物理量的测量。