基于波长可调激光器的三点追踪高速光纤布拉格光栅解调方法及其在高速测量中的应用

本文提出了一种基于波长可调激光器的三点追踪高速光纤布拉格光栅（FBG）解调方法，仅需在每个扫描周期内扫描三个波长点，即可实现FBG中心波长的快速解调。该方法在无噪声和含高斯白噪声条件下的最大解调误差分别为0.0059 nm和0.156 nm，解调频率较传统全波长扫描法提高664倍，适用于高速动态测量（如发动机振动、瞬态高温监测），且无需增加硬件成本，具有重要的工程应用价值。

　　

Highlight

基于波长可调激光器的光纤布拉格光栅（FBG）传感系统是实现FBG波长解调的硬件基础。图1展示了该系统的示意图。首先，系统级可编程芯片（SOPC）控制激光驱动芯片驱动波长可调激光器进行扫描。随后，激光器根据查找表（LUT）执行全波长扫描。LUT定义了波长与驱动电流之间的对应关系……

Influence of the three points position on the demodulation error

理想FBG反射光谱中三个扫描点的位置对解调误差的影响如图6所示。FBG传感器的中心波长为1550 nm，反射光谱峰值振幅为8000 arb.单位，半高全宽（FWHM）为0.5 nm。扫描范围从1528 nm延伸至1568 nm，相邻输出波长间隔为20 pm……

Experimental setups

具备程序模式和测试模式的FBG传感系统如图11所示。该FBG解调器的解调方案基于波长可调激光器。系统示意图参见图1。电源为解调器内的电源板提供28 V直流电。电源板上的直流-直流转换芯片将28 V输入转换为稳定的较低电压，为其他组件供电。在程序模式下，程序被加载……

Conclusion

本研究提出了一种基于波长可调激光器的三点追踪高速光纤布拉格光栅解调方法。该方法中，波长可调激光器仅需扫描FBG传感器中心波长附近的三个波长点。我们推导了该方法的理论公式，并详细解释了其流程图。仿真结果表明，无高斯白噪声和含高斯白噪声条件下的最大解调误差分别为0.0059 nm和0.156 nm……