基于光电振荡器的相移光栅传感技术及应用
发布时间：2021-08-02 13:43
光纤光栅（FBG）传感器因其在医疗、土木工程、电力工业和国土安全等方面具有重要的应用前景而倍受关注。光纤光栅传感器具有灵敏度高、稳定性好、可靠性高、成本低廉等优点,近年来在温度、压力、轴向应力等参数的测量方面具有重要的研究意义。折射率是表征物质光学性质的重要指标,通过测量折射率的变化可以获取密度、浓度等重要参数。目前,折射率传感技术在石油化工、水质监测、食品工业及生物医学等领域得到日益广泛的应用,因此FBG在折射率传感领域有着极大的研究和应用价值。一般情况下,FBG折射率传感器的信号解调大多是通过检测光功率或光波长的变化来实现的。然而,由于光谱分析仪分辨率较低,测量速度较慢,加上普通FBG的线宽较宽,对折射率变化不敏感等原因,传统的FBG折射率传感器性能不高。为了提高折射率的传感分辨率和测量精度,相移光栅（PS-FBG）被开发利用起来。由于相移的存在,其反射光谱中会出现一个极窄的缺口,由于其陷波带宽极窄（<1pm）,从理论上来说,传感器带宽越小,传感器测量精度越高,因此PS-FBG在折射率传感方面比普通FBG拥有更大的优势。然而,大多数OSA由于光谱分辨率较低的原因,无法分辨PS...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．７单通带微波光子滤波器的结构示意图??
?２０１２年，Ｗａｎｇｚｈｅ?Ｌｉ等人提出了基于相位调制和相移光栅的单通带微波光??子滤波器的方案，其基本结构如图１．７所示。该结构中光源的中心波长与相移光??栅反射谱陷波所在处的波长差共同决定了微波信号的频率大小，微波信号的频率??可调谐通过调节激光器出射光的中心波长或者改变相移光栅的相移点对应的波??长即可实现［２８］。??ＰＣ?ＰＳ－ＦＢＧ?－ｐｈａｓｅ?ｓｈｉｆｔ??Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ?＾?＾?？（Ｑ）２?ｔｍｉｍｉｉＨＨＨＨｉｉｉ??ｉ?［?｜３?ｉ????＾??ＶＮＡ?？＿■＂■■■＿?ＰＤ?＾ＤＦａＬ?Ｌ’?Ｌ?‘??Ｏｐｔｉｃａｌ?ｐａｔｈ?Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｐａｔｈ??图１．７单通带微波光子滤波器的结构示意图??２０１３年，Ｙａｎｇ?Ｃｈｅｎ等人提出了基于偏振调制器（ＰｏｌＭ）、偏振控制器（ＰＣ）、??偏振片以及马赫曾德尔调制器（ＭＺＭ）等器件实现微波振荡信号的基频倍频研究??方案［２９】。??同年，北京大学信息科学技术学院的赵建业教授课题组在ＯＥＯ环路中采用??锁相环技术，１２月于期刊《科学报告》（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ?Ｒｅｐｏｒｔｓ）发表了一篇锁相环型??的光电振荡器，极大地提高了?ＯＥＯ输出频率的稳定性ｌ３Ｇ］。２０１４年，浙江大学徐??伟等人利用两个级联的马赫曾德尔调制器实现了基于非线性耦合的双环路倍频??光电振荡器［３１１。??近年来，越来越多的研究者将ＯＥＯ用作传感测量的研究方案。２０１０年，Ｌａｍ??Ｄｕｙ?Ｎｇｕｙｅｎ等人提出了一种新的基于ＯＥＯ振荡频率变化的折射率测量系统间。??在如图１．８的结构设计下
??２０１２年，李明等人提出了如图１．９所示的基于光电振荡器的飞秒分辨率波长??访问系统的ＰＳ－ＦＢＧ应力传感器。光波从可调谐激光源（ＴＬＳ）通过ＰＣ被传输到??双端口相位调制器（ＰＭ），相位调制光信号通过光耦合器传输到ＰＳ－ＦＢＧ，反射回??来的光信号传送到ＰＤ将光信号转换成微波信号，输出的微波信号经微波放大器??放大后被功分器分割成两路应用于ＰＭ两个射频端口，通过在一个路径上使用延??时线引入了两个端口的微波信号之间的时延差，该应力传感的分辨率可达??３６０ｆｍｔ３３］〇??ＰＳ－ＦＢＧ??＇?１?Ｒｅｚｏａｃｔｕａｔｅｄ?Ｓｔａｇｅ?＇?＇??｜??ＰＣ?ＰＭ?〇Ｃ??｜?Ｄｉｖ１?ｈ＾ＤＬ／??＾￣｜Ｄｉｖ２｜??ＥＳＡ?＾＇??—?Ｏｐｔｉｃａｌ?ｐａｔｈ???Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｐａｔｈ??图ｌ．?９基于光电振荡器的应力传感系统??２０１３年，Ｆａｎｑｉ?Ｋｏｎｇ等人提出／一种基于双频光电振荡器的横向负载传感??器［３４］，其基本结构如图１．１０所示。该结构中采用对相移光栅施加横向负载，从??而引入双折射产生两个正交偏振的陷波，两个陷波所在处的波长与光源的波长差??决定了两个振荡信号的频率
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光电振荡器的长度测量方法温度误差[J]. 邾继贵,郭庭航,张涛,于晋龙,王菊,王婧. 红外与激光工程. 2014(01)
[2]微纳光纤布拉格光栅折射率传感特性研究[J]. 刘颖刚,车伏龙,贾振安,傅海威,王宏亮,邵敏. 物理学报. 2013(10)
[3]光纤Bragg光栅倏逝波传感器[J]. 赵明富,黄德翼,罗彬彬,矫雷子,周斌. 重庆理工大学学报(自然科学版). 2010(10)
[4]基于侧边抛磨光纤光栅传感器的液体材料热光特性[J]. 唐洁媛,陈哲,范若岩,张军,李斯本. 中国激光. 2010(06)
[5]基于侧边抛磨光纤光栅双反射峰的折射率传感器[J]. 范若岩,陈哲,刘林和,肖雅婷. 中国激光. 2009(05)
[6]几种应变定义局限性与准确性的几何分析[J]. 李玉林,刘青雯,戚龙水. 地球科学与环境学报. 1998(04)
博士论文
[1]基于光纤光栅的新型传感技术和高温器件研究[D]. 高少锐.浙江大学 2014
[2]基于干涉原理和光纤布拉格光栅的复合参数光纤传感器[D]. 史杰.上海交通大学 2013
[3]光纤Bragg光栅传感技术及其生化传感应用研究[D]. 罗彬彬.电子科技大学 2012
[4]光纤Bragg光栅在智能材料结构健康监测中的应用研究[D]. 陆观.南京航空航天大学 2011
[5]基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D]. 李建强.北京邮电大学 2009
硕士论文
[1]新型光电振荡器研究[D]. 徐伟.浙江大学 2014
本文编号：3317667
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．７单通带微波光子滤波器的结构示意图??
?２０１２年，Ｗａｎｇｚｈｅ?Ｌｉ等人提出了基于相位调制和相移光栅的单通带微波光??子滤波器的方案，其基本结构如图１．７所示。该结构中光源的中心波长与相移光??栅反射谱陷波所在处的波长差共同决定了微波信号的频率大小，微波信号的频率??可调谐通过调节激光器出射光的中心波长或者改变相移光栅的相移点对应的波??长即可实现［２８］。??ＰＣ?ＰＳ－ＦＢＧ?－ｐｈａｓｅ?ｓｈｉｆｔ??Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ?＾?＾?？（Ｑ）２?ｔｍｉｍｉｉＨＨＨＨｉｉｉ??ｉ?［?｜３?ｉ????＾??ＶＮＡ?？＿■＂■■■＿?ＰＤ?＾ＤＦａＬ?Ｌ’?Ｌ?‘??Ｏｐｔｉｃａｌ?ｐａｔｈ?Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｐａｔｈ??图１．７单通带微波光子滤波器的结构示意图??２０１３年，Ｙａｎｇ?Ｃｈｅｎ等人提出了基于偏振调制器（ＰｏｌＭ）、偏振控制器（ＰＣ）、??偏振片以及马赫曾德尔调制器（ＭＺＭ）等器件实现微波振荡信号的基频倍频研究??方案［２９】。??同年，北京大学信息科学技术学院的赵建业教授课题组在ＯＥＯ环路中采用??锁相环技术，１２月于期刊《科学报告》（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ?Ｒｅｐｏｒｔｓ）发表了一篇锁相环型??的光电振荡器，极大地提高了?ＯＥＯ输出频率的稳定性ｌ３Ｇ］。２０１４年，浙江大学徐??伟等人利用两个级联的马赫曾德尔调制器实现了基于非线性耦合的双环路倍频??光电振荡器［３１１。??近年来，越来越多的研究者将ＯＥＯ用作传感测量的研究方案。２０１０年，Ｌａｍ??Ｄｕｙ?Ｎｇｕｙｅｎ等人提出了一种新的基于ＯＥＯ振荡频率变化的折射率测量系统间。??在如图１．８的结构设计下
??２０１２年，李明等人提出了如图１．９所示的基于光电振荡器的飞秒分辨率波长??访问系统的ＰＳ－ＦＢＧ应力传感器。光波从可调谐激光源（ＴＬＳ）通过ＰＣ被传输到??双端口相位调制器（ＰＭ），相位调制光信号通过光耦合器传输到ＰＳ－ＦＢＧ，反射回??来的光信号传送到ＰＤ将光信号转换成微波信号，输出的微波信号经微波放大器??放大后被功分器分割成两路应用于ＰＭ两个射频端口，通过在一个路径上使用延??时线引入了两个端口的微波信号之间的时延差，该应力传感的分辨率可达??３６０ｆｍｔ３３］〇??ＰＳ－ＦＢＧ??＇?１?Ｒｅｚｏａｃｔｕａｔｅｄ?Ｓｔａｇｅ?＇?＇??｜??ＰＣ?ＰＭ?〇Ｃ??｜?Ｄｉｖ１?ｈ＾ＤＬ／??＾￣｜Ｄｉｖ２｜??ＥＳＡ?＾＇??—?Ｏｐｔｉｃａｌ?ｐａｔｈ???Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｐａｔｈ??图ｌ．?９基于光电振荡器的应力传感系统??２０１３年，Ｆａｎｑｉ?Ｋｏｎｇ等人提出／一种基于双频光电振荡器的横向负载传感??器［３４］，其基本结构如图１．１０所示。该结构中采用对相移光栅施加横向负载，从??而引入双折射产生两个正交偏振的陷波，两个陷波所在处的波长与光源的波长差??决定了两个振荡信号的频率
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于光电振荡器的长度测量方法温度误差[J]. 邾继贵,郭庭航,张涛,于晋龙,王菊,王婧. 红外与激光工程. 2014(01)
[2]微纳光纤布拉格光栅折射率传感特性研究[J]. 刘颖刚,车伏龙,贾振安,傅海威,王宏亮,邵敏. 物理学报. 2013(10)
[3]光纤Bragg光栅倏逝波传感器[J]. 赵明富,黄德翼,罗彬彬,矫雷子,周斌. 重庆理工大学学报(自然科学版). 2010(10)
[4]基于侧边抛磨光纤光栅传感器的液体材料热光特性[J]. 唐洁媛,陈哲,范若岩,张军,李斯本. 中国激光. 2010(06)
[5]基于侧边抛磨光纤光栅双反射峰的折射率传感器[J]. 范若岩,陈哲,刘林和,肖雅婷. 中国激光. 2009(05)
[6]几种应变定义局限性与准确性的几何分析[J]. 李玉林,刘青雯,戚龙水. 地球科学与环境学报. 1998(04)
博士论文
[1]基于光纤光栅的新型传感技术和高温器件研究[D]. 高少锐.浙江大学 2014
[2]基于干涉原理和光纤布拉格光栅的复合参数光纤传感器[D]. 史杰.上海交通大学 2013
[3]光纤Bragg光栅传感技术及其生化传感应用研究[D]. 罗彬彬.电子科技大学 2012
[4]光纤Bragg光栅在智能材料结构健康监测中的应用研究[D]. 陆观.南京航空航天大学 2011
[5]基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D]. 李建强.北京邮电大学 2009
硕士论文
[1]新型光电振荡器研究[D]. 徐伟.浙江大学 2014
本文编号：3317667
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