基于静态可调谐光源的光纤光栅解调仪研究
发布时间：2021-06-05 17:38
光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器具有结构简单、抗电磁干扰能力强、灵敏度高、成本低等优点,近年来在科研与工业中得到广泛研究与应用。FBG传感器的关键在于对布拉格反射波长进行精确解调,可以说解调部分的测量精度直接决定了整个传感系统的探测精度。因此,作为FBG传感器的解调仪器——光纤光栅解调仪,也受到了高度的关注。本论文通过对光纤光栅传感原理和解调技术进行深入研究,使用可调谐DFB（Distributed Feedback,分步反馈）激光器阵列作为静态可调谐光源,研究并设计了一种新型的光纤光栅传感系统和方法,可以不需要像传统解调技术一样对FBG进行全峰扫描,仅需要扫描部分光谱就可以实现精确解调的目的,使得该系统和方法大大降低了光纤光栅解调仪的成本。本论文阐述了FBG传感器的原理,包括轴向应变传感特性和温度传感特性,对各种FBG解调技术进行了研究和对比;分析了现有可实现商业化的解调系统的优缺点,设计了解调系统的整体方案,并设计了相应的解调算法;利用4通道可调谐激光器对解调仪的光源驱动进行了设计,包括温控电路和电流控制电路;最后分析了限制DFB激光器成品率的...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤光栅传感系统示意图
图 1-2 FOSS 传感系统应用领域示意图欧盟于 2015 年 8 月底完成的一个“灵巧智能飞机结构”（SARISTU）技术研究项目[19]，该项目列入欧盟“第七框架”下的航空学和航空运输研究计划，历时 4 年，总投资 5100 万欧元（5660 万美元），共有 64 家公司参与了该项目研究，空客公司，阿莱尼亚-马基飞机公司和庞巴迪公司是该项目的领导者。该项目所包含三项主要内容的其中一项就是研究并实验验证如何利用光子集成解调仪芯片搭建光纤光栅传感网络实现飞行器外形健康监测，飞行安全预警和探测机体损伤。在国内，光纤光栅传感系统的研究也是一大热点。在传感理论方面，清华大学、吉林大学、中科院半导体所等多家单位对光纤的光敏性、成栅原理、光波传输规律等问题进行了深入的研究。在光纤光栅传感关键技术研究方面，南开大学实现了光纤光栅温度、应变、扭矩等参量的区分测量；哈尔滨工业大学、武汉理工大学等多家单位在传感器的封装和埋覆方面进行了深入研究。1.2.2 光纤光栅解调仪研究现状
江南大学硕士学位论文第二章 光纤光栅解调仪原理光栅传感原理栅是利用紫外光从光纤的侧面照射，使得纤芯的折射率呈现周期一个空间相位光栅，它的作用相当于一个窄带的反射镜或者滤波率周期性变化导致光纤波导条件改变，光波发生相应的模式耦合条件( 2 d sin n )的波长反射，其余波长透射出去[25]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]InGaAsP/InP激光器结构与量子阱数的优化[J]. 赵霞飞,贾华宇,李灯熬,罗飚,刘应军,马臖. 激光杂志. 2017(05)
[2]DFB激光器调谐过程的动态线宽特性[J]. 刘景旺,杜振辉,齐汝宾,徐可欣. 纳米技术与精密工程. 2012(04)
[3]光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用[J]. 贾书丽,姚国珍. 广东电力. 2011(06)
[4]基于InGaAs光谱成像技术的光纤光栅传感器在大坝渗流监测系统的应用[J]. 陶珺,穆磊,杜平. 光子学报. 2010(01)
[5]用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长[J]. 贾宏志,李育林,忽满利. 激光杂志. 2000(02)
博士论文
[1]基于分布式长标距应变传感的桥梁动态性能监测和损伤识别方法研究[D]. 吴必涛.东南大学 2016
[2]大容量光纤光栅传感网络高速解调方法及关键技术研究[D]. 胡宸源.武汉理工大学 2015
[3]基于重构等效啁啾技术的DFB半导体激光器与光子集成器件研究[D]. 李思敏.南京大学 2014
[4]新型分布反馈式半导体激光器及其阵列研究[D]. 周亚亭.南京大学 2012
[5]光纤光栅传感系统的研究与实现[D]. 刘波.南开大学 2004
硕士论文
[1]DBR光纤激光器柔性封装的传感特性分析[D]. 李本萍.天津大学 2016
[2]基于重构等效啁啾技术的串联可调谐光模块的封装研究[D]. 曹宝丽.南京大学 2015
[3]基于等效相移技术的半导体激光器优化设计及其应用[D]. 唐松.南京大学 2015
[4]基于FFP-TF的光纤光栅传感解调技术研究[D]. 陈志军.浙江大学 2015
[5]可调谐DFB激光器动态扫描的FBG解调系统研究[D]. 李乔艺.哈尔滨理工大学 2015
[6]基于自由光谱范围匹配的光纤光栅解调技术研究[D]. 梁志雷.南京邮电大学 2014
[7]光纤光栅波长解调系统及实验研究[D]. 罗慕尧.华中科技大学 2014
[8]基于可调谐F-P滤波器的光纤光栅波长解调系统设计[D]. 关思敏.哈尔滨理工大学 2011
[9]高速光纤光栅解调仪的实现[D]. 蔡源吉.中国地质大学（北京） 2009
[10]半导体激光器功率稳定性的研究[D]. 李峻灵.哈尔滨理工大学 2007
本文编号：3212610
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤光栅传感系统示意图
图 1-2 FOSS 传感系统应用领域示意图欧盟于 2015 年 8 月底完成的一个“灵巧智能飞机结构”（SARISTU）技术研究项目[19]，该项目列入欧盟“第七框架”下的航空学和航空运输研究计划，历时 4 年，总投资 5100 万欧元（5660 万美元），共有 64 家公司参与了该项目研究，空客公司，阿莱尼亚-马基飞机公司和庞巴迪公司是该项目的领导者。该项目所包含三项主要内容的其中一项就是研究并实验验证如何利用光子集成解调仪芯片搭建光纤光栅传感网络实现飞行器外形健康监测，飞行安全预警和探测机体损伤。在国内，光纤光栅传感系统的研究也是一大热点。在传感理论方面，清华大学、吉林大学、中科院半导体所等多家单位对光纤的光敏性、成栅原理、光波传输规律等问题进行了深入的研究。在光纤光栅传感关键技术研究方面，南开大学实现了光纤光栅温度、应变、扭矩等参量的区分测量；哈尔滨工业大学、武汉理工大学等多家单位在传感器的封装和埋覆方面进行了深入研究。1.2.2 光纤光栅解调仪研究现状
江南大学硕士学位论文第二章 光纤光栅解调仪原理光栅传感原理栅是利用紫外光从光纤的侧面照射，使得纤芯的折射率呈现周期一个空间相位光栅，它的作用相当于一个窄带的反射镜或者滤波率周期性变化导致光纤波导条件改变，光波发生相应的模式耦合条件( 2 d sin n )的波长反射，其余波长透射出去[25]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]InGaAsP/InP激光器结构与量子阱数的优化[J]. 赵霞飞,贾华宇,李灯熬,罗飚,刘应军,马臖. 激光杂志. 2017(05)
[2]DFB激光器调谐过程的动态线宽特性[J]. 刘景旺,杜振辉,齐汝宾,徐可欣. 纳米技术与精密工程. 2012(04)
[3]光纤光栅传感器在电力电缆测温系统中的应用[J]. 贾书丽,姚国珍. 广东电力. 2011(06)
[4]基于InGaAs光谱成像技术的光纤光栅传感器在大坝渗流监测系统的应用[J]. 陶珺,穆磊,杜平. 光子学报. 2010(01)
[5]用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长[J]. 贾宏志,李育林,忽满利. 激光杂志. 2000(02)
博士论文
[1]基于分布式长标距应变传感的桥梁动态性能监测和损伤识别方法研究[D]. 吴必涛.东南大学 2016
[2]大容量光纤光栅传感网络高速解调方法及关键技术研究[D]. 胡宸源.武汉理工大学 2015
[3]基于重构等效啁啾技术的DFB半导体激光器与光子集成器件研究[D]. 李思敏.南京大学 2014
[4]新型分布反馈式半导体激光器及其阵列研究[D]. 周亚亭.南京大学 2012
[5]光纤光栅传感系统的研究与实现[D]. 刘波.南开大学 2004
硕士论文
[1]DBR光纤激光器柔性封装的传感特性分析[D]. 李本萍.天津大学 2016
[2]基于重构等效啁啾技术的串联可调谐光模块的封装研究[D]. 曹宝丽.南京大学 2015
[3]基于等效相移技术的半导体激光器优化设计及其应用[D]. 唐松.南京大学 2015
[4]基于FFP-TF的光纤光栅传感解调技术研究[D]. 陈志军.浙江大学 2015
[5]可调谐DFB激光器动态扫描的FBG解调系统研究[D]. 李乔艺.哈尔滨理工大学 2015
[6]基于自由光谱范围匹配的光纤光栅解调技术研究[D]. 梁志雷.南京邮电大学 2014
[7]光纤光栅波长解调系统及实验研究[D]. 罗慕尧.华中科技大学 2014
[8]基于可调谐F-P滤波器的光纤光栅波长解调系统设计[D]. 关思敏.哈尔滨理工大学 2011
[9]高速光纤光栅解调仪的实现[D]. 蔡源吉.中国地质大学（北京） 2009
[10]半导体激光器功率稳定性的研究[D]. 李峻灵.哈尔滨理工大学 2007
本文编号：3212610
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