基于可调谐fp滤波器的光纤光栅解调系统

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1、第29卷第3期激光技术VoI.29，No.32005年6月LASERTECHNOLOGYJune，2005文章编号：1001-3806（2005）03-0237-04基于可调谐F-P滤波器的光纤光栅解调系统!李营，张书练（清华大学精密仪器测试技术与仪器国家重点实验室，北京100084）摘要：为了进一步提高光纤光栅解调系统的性能，提出和研究了一种新颖的基于可调谐F-P（Fabry-Perot）滤波器的光纤光栅解调技术，并以此为基础构建了探测系统。系统使用一个固定波长的参考光纤光栅作为波长参考元件，通过对传感光纤光栅与参考光纤光栅的波长测量与差值运算，消除了可调谐F-P

2、滤波器腔长漂移对测量精度的影响。给出压电陶瓷电压对应的伸长量，有效地减小了压电陶瓷非线性对测量的影响，提高了光纤光栅波长的测量精度。在测量范围内，最大非线性偏差为0.5%。关键词：光纤光栅；非线性；二次函数；可调谐F-P滤波器中图分类号：TN253文献标识码：AAnovelfiberBragggratingsensorinterrogationsystemutilizingatunableFabry-PerotfilterLIYing，ZHANGShu-lian（StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnoIogyan

3、dInstruments，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China）Abstract：ToimprovetheperformanceofFBGinterrogationsystem，anoveIfiberBragggratingsensorinterrogationsystembasedonatunabIefiberFabry-Perot（FFP）fiIterwasdemonstrated.FirstIy，areferencefiberBragggrating（FBG）wasusedasawaveIengthreferenceeI

4、ement.BymeasuringthewaveIengthdifferencebetweenreferenceFBGandsensorFBG，thedriftoftunabIeFFPfiIter’scavityIengthwascompensated.SecondIy，aguadraticfitfunctionwasmadewithsoftwarebasedonexperimentresuIts.ThisfunctionshowedagoodfittothereIationshipbetweenthedispIacementofPZTandcontroIvoIta

5、ge.ItwasusedtocaIcuIatethewaveIengthofthesensingFBG.Inexperiment，astrainof0~1800!!wasappIiedtothesensingFBGandthemaximumnonIinearitydeviationofmeasuredwaveIengthwas0.5%.ExperimentresuItsshowthatthemeasurederrorcausedbythedriftofFFPfiIter’scavityIengthandPZT’snonIinearityisgreatIyreduce

6、dandahigheraccuracyisobtained.Keywords：fiberBragggrating；nonIinearity；guadraticfitfunction；tunabIefiberFabry-PerotfiIter器的市场价大约为几十万元人民币。对于动态测量的引言场合，如振动测量，可以选用Mach-Zehnder干涉仪法，近年来，光纤光栅波长解调方法的研究一直是光它的缺点是测量静态值时稳定性较差。对于要求较低纤光栅传感领域研究的热点。由于光纤光栅波长解调的测量场合，如对一个或几个光纤光栅的波长变化进仪器的性能表现很大程度上决定了测量系统的测

7、量范行测量，则可以选用光纤光栅匹配法，这种方法成本较围、测量分辨率以及测量速度等参数，所以它成为光纤低，但是测量范围小（典型值为几个纳米）。光栅传感应用中的关键技术。可调谐F-P滤波器法的波长扫描范围典型值为几［1］目前，国内外已经报道了多种光纤光栅波长测量十纳米，波长分辨率可达到皮米量级，测量仪器成［1］方法，其中包括可调谐F-P（Fabry-Perot）滤波器法、本适中（典型价格为几万元）。它的这些特点可以满［2，3］［4］Mach-Zehnder干涉仪法、可调谐波长激光器法足一大部分工程应用的要求，因此，可调谐F-P滤波器［5］以及光纤光栅匹配法等等。对测