應(yīng)用 0O['-x .";tnC!e 遙感
L3=YlX`UL FBG傳感器合成
mLk6!&zN 溫度,應(yīng)力和應(yīng)變傳感
HHIUl,P 土木工程,如橋梁,管道,結(jié)構(gòu)
o!l3.5m2d 多方向數(shù)據(jù)傳感
NtA|#"^ o )nT 綜述 K.iH .1z$ A 光纖環(huán)形鏡配置已應(yīng)用到各個方面中,其中一個重要的應(yīng)用是傳感。在光纖環(huán)形鏡中插入光纖布拉格
光柵(FBG)后,可利用環(huán)形鏡的切換功能來增強傳感和訪問能力。寬帶
LED或白
光源照進FBG環(huán)形鏡,可以在FBG中心
波長處產(chǎn)生連續(xù)波(CW)光信號,這種光信號可以通過控制環(huán)路內(nèi)的移相器從環(huán)路的兩側(cè)進行訪問。CW光波長隨FBG的環(huán)境條件(包括溫度,應(yīng)力和應(yīng)變)而變化。
K,C$J
I qp~4KukL FBG環(huán)形鏡傳感器布局 ~q]|pD"\K| 3e!Yu.q: [>M*_1F 優(yōu)點 4z0R\tjT F3Ak'h{Ay FBG光纖環(huán)形鏡傳感器可用于任何遠程位置不同
參數(shù)的檢測,并可通過單模光纖傳輸感應(yīng)數(shù)據(jù)。
fdq^!MWTi 通過控制移相器的相位,可以從傳輸
系統(tǒng)的兩側(cè)訪問所檢測的數(shù)據(jù)。
hDD~,/yVxs OptiSystem軟件允許用戶研究FBG光纖環(huán)形鏡傳感器中不同參數(shù)對整體性能的影響。
|!xfIR>=F 使用OptiSystem軟件可以進行FBG參數(shù)合成。
H6PXx TH(Lzrbg 仿真說明 spSN6.j }KaCf,O 圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環(huán)形鏡傳感器數(shù)值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。 LED燈光通過一個循環(huán)器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發(fā)射到環(huán)路中。 FBG在其定義的帶寬和中心頻率內(nèi),反射環(huán)路每個方向上的光信號。 FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號,且不改變它們的傳播方向。一旦反射和傳輸?shù)膱龇祷氐?-dB光纖耦合器的輸出端口,它們就會加強,消減或部分地干擾,這取決于3-dB光纖耦合器的每個輸出端口處的兩個場之間的相位差。如果兩個場之間的相位差為0°,則光信號將通過環(huán)路傳輸并出現(xiàn)在3-dB光纖耦合器的另一個輸入端口(標記為2)。但是,如果兩個場之間的相位差為180°,則光信號被反射回3dB光纖耦合器的輸入端口(標記為1)。任何其他相位差都會導(dǎo)致光信號出現(xiàn)在兩個端口上。當相移等于180°或0°時,反射或透射的產(chǎn)生的光信號是以FBG中心頻率(1550nm)為中心的連續(xù)波(CW),其20dB線寬為90GHz(0.72nm),如圖2所示。
]g8i>,G 圖1.仿真的FBG光纖環(huán)形鏡布局 sQ>B_Y!
RLu$$Eb 當感測位置處的環(huán)境條件改變或應(yīng)力和應(yīng)變施加到光纖布拉格光柵時,F(xiàn)BG物理條件改變并影響其中心布拉格波長。 結(jié)果是產(chǎn)生的CW光信號中心波長變化。 可以從傳感器位置遠程監(jiān)測中心波長的漂移。
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.%re -|k&L}\OB0 圖2.相移設(shè)備設(shè)置為0°時發(fā)送的CW信號 ~*PK080N}
'!yS72{$2 圖3顯示了當相移器設(shè)置為0°時,由于感測位置處的溫度變化導(dǎo)致光柵布拉格波長的變化而在反射端口處測量的CW光信號。 在仿真時,F(xiàn)BG的溫度范圍從0℃變?yōu)?00℃。
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