超声脉冲导入光纤光栅的动态光谱特性研究

发布时间：2021-08-18 17:39

　　提出超声以矩形脉冲波的形式轴向导入光纤光栅,分析超声脉冲作用于光纤光栅的机理;在此基础上,设计超声脉冲发生电路以及超声换能器,用高电压脉冲驱动堆栈式压电陶瓷产生沿光纤轴向的压缩脉冲,并通过符合声阻抗匹配的铝锥结构将脉冲幅值放大,高效地耦合进光纤光栅;采用CCD成像法高速采集光纤光栅在时域上的动态反射光谱,分析其时域上的光谱变化规律。结果表明:超声脉冲波长远大于光纤光栅长度时,超声脉冲导入的光纤光栅可有效搬移光谱,在脉冲作用时刻中心波长发生漂移。为超声脉冲与波分复用解调技术相结合提供参考。 

【文章来源】：激光与红外. 2020,50(12)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

超声脉冲作用与FBG

当超声脉冲导入FBG后,为了实时捕捉FBG反射光谱的变化规律,需要高速采集时域上连续的光谱信息。光谱采集系统如图2所示,由256个像素点的Ibsen线阵CCD解调模块,耦合器,宽带光源,以及AD转换信号处理单元。利用线阵CCD解调模块对FBG反射光进行两级衍射分光、反射、准直,完成反射光信号从频域空间域的转换,空间光的位置由波长决定,形成一定顺序的均匀光谱垂直照射于线阵InGaAs光敏感元上,实现光强值到电压值的转换[11]。线阵CCD光敏感元输出的模拟信号通过数据采集模块进行高速AD转换,并将转换后的光强数字信号以用户数据报协议(UDP)传输并储于计算机。通常FBG的反射谱的形状可以表示为高斯型曲线,其表达式为[12]:

高斯光谱拟合

【参考文献】：
期刊论文
[1]宽带FBG与自相关算法提高CCD解调精度的研究[J]. 魏钰柏,刘锋,刘佳,祝连庆.  激光与红外. 2018(01)
[2]基于光纤光栅的冲击激励声发射响应机理与定位方法研究[J]. 张法业,姜明顺,隋青美,吕珊珊,贾磊.  物理学报. 2017(07)
[3]基于光纤光栅传感的金属薄板超声探测[J]. 郑艳,余有龙,梅钰洁,李慧.  光子学报. 2016(05)
[4]基于FBGA光纤光栅解调系统的实时校准方法[J]. 张登攀,王瑨,王永杰.  激光与红外. 2015(07)
[5]光纤光栅技术综述[J]. 李尧,赵鸿,朱辰,于继承,张大勇,周寿桓.  激光与红外. 2006(S1)



本文编号：3350332