西安科技大学安全科学与工程学院，陕西 西安 710054
铁路已成为我国交通运输的大动脉，地理条件的多样性使得铁路隧道分布较多。针对铁路隧道的结构安全监测方式诸多，然而传统的监测方式均存在一定的局限性。基于当前研究热点——光学传感，将精度优良、经济可行性较高的光学视频位移计和光纤布拉格光栅传感技术有机结合，应用于运营期铁路隧道的安全监测。通过分析静态、通车等情况下的监测数据，结合仿真模型，初步探讨光学传感应用于运营期铁路隧道监测的可行性，旨在为相关工程技术研究提供参考和借鉴。
光学传感 光学视频位移 光纤光栅传感 隧道监测 仿真模型 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312006
1 天津工业大学 电子与信息工程学院 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387
2 天津工业大学 计算机科学与技术学院，天津 300387
3 巴塞罗那大学 电子与生物医学工程学院，西班牙 E-08028
为了实现光纤光栅传感器在可穿戴系统中的应用，提出了一种基于硅基光子集成芯片的可穿戴光纤光栅传感解调系统。基于比利时iSiPP50G工艺的光子集成芯片由4×1长波长VCSEL阵列、1×8阵列波导光栅、2×2 MMI耦合器、4×1光纤光栅耦合器阵列、Ge-on-Si波导光电探测器、直波导和弯曲波导等组成。在完成对VCSEL光源金线键合和光子集成芯片光纤耦合封装的基础上，设计了手环式解调电路，对人体温度和心音信号进行了实时测量。实验结果表明: 解调系统的动态波长检测范围为1 540 nm～1 560 nm，波长分辨率为0.08 pm，解调精度为5 pm，温度监测范围为35 ℃～42 ℃，误差为±0.1 ℃；可检测50 Hz～100 Hz频率范围内的心音信号，可识别出第一心音和第二心音，并计算出心动周期、心率、第一心音时限、第二心音时限和心力等特征参数。
光纤光栅传感解调 光子集成芯片 温度 心音 可穿戴 fiber grating sensing demodulation photonic integrated chip temperature heart sound wearable
1 华北电力大学 电子与通信工程系, 保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室, 保定 071003
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室, 保定 071003
光纤传感技术是近年来新兴的一种传感技术, 在众多领域中得到了广泛的关注和研究。归纳总结了光纤形状传感技术研究的主要进展, 讨论了基于光纤光栅传感和分布式传感的光纤形状传感技术的基本原理, 介绍了形状重构的理论框架——Frenet-Serret公式, 分析了分布式光纤形状传感技术研究中的关键问题, 并在此基础上对分布式光纤形状传感技术的研究前景进行了展望。
光纤光学 形状传感 光纤光栅传感 分布式光纤传感 弗莱纳公式 fiber optics shape sensing fiber grating sensing distributed optical fiber sensing Frenet-Serret formula
西南交通大学信息科学与技术学院信息光子与通信研究中心, 四川 成都 611756
提出一种基于四波混频效应的双波长光纤激光器传感器增敏方法,以提高基于保偏光纤光栅的双波长激光器传感器的灵敏度。双波长输出的波长间隔对温度、应力等外界待测量有很好的传感响应。利用四波混频效应可扩大此波长间隔。本实验中,使用3阶四波混频效应增敏方案可实现传统保偏光纤光栅激光器传感器温度灵敏度自-0.62 pm/℃至-4.32 pm/℃的提升,增敏近7倍。
光纤光学 光纤光栅传感 双波长光纤激光器 非线性光学 增敏 激光与光电子学进展
2019, 56(17): 170632
南京大学光通信工程研究中心, 江苏 南京 210093
应用分组测量和边沿滤波实现了大容量光纤布拉格光栅(FBG)快速传感系统的设计。在传统的时分复用光纤光栅传感系统中对传感光栅按位置进行分组，然后按组分别进行测量，避免了单次测量中探测器动态范围的限制，对其进行重复利用，延长了系统的测量距离；同时利用边沿滤波法实现了快速的波长解调，能够在一次测量中解调出该分组所有光栅的波长信号，大幅加快了系统的测量速度，有利于实现更高的扫描频率。实验结果表明，本系统在温度传感测试中获得了0.9913的解调线性度，误差在1.36 ℃以内。
光纤光学 光纤光栅传感 分组测量 边沿滤波 时分复用 中国激光
2016, 43(10): 1010003
1 北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044
2 潍坊港华燃气有限公司，山东 潍坊 264001
基于F-P腔的可调谐滤波法，是一种实用性较好、发展较为成熟的分布式光纤光栅传感解调方案。波峰检测技术是这种方案的关键所在。重点研究了频谱相关法实现波峰检测的原理，对分布式光纤光栅传感系统传感信号间的波形串扰进行了分析，基于TMS320C6416定点DSP实现了相应的频率相关算法，在计算精度和运算速度两方面都得到了较理想的结果。对于分布式光纤光栅传感解调技术的研究具有一定的理论指导意义和参考价值。
波峰检测 光纤光栅传感 频谱相关 数字信号处理 peak detecting fiber grating sensing spectrum correlation digital signal processing (DSP)
1 厦门大学信息科学与技术学院光波技术研究所， 福建 厦门 361005
2 山东大学信息科学与工程学院， 山东 济南 250100
3 厦门出入境检验检疫局检验检疫技术中心， 福建 厦门 361022
针对目前光纤布拉格光栅(FBG)解调方案中采用低分辨率CCD测量FBG峰值波长时存在的问题，提出一种采用基于FBG实际反射谱构建基函数匹配CCD测量获得的有限测量点确定FBG峰值波长偏移量的新方法。分别在理论和实测上对这种方法的有效性和可行性进行了研究，证明这种采用FBG实际反射谱函数匹配有限测量数据的方法比采用特定函数拟合测量数据的方法能够更准确地获得FBG峰值波长的偏移量。实现了在CCD采样点数少、光谱分辨率较低的情况下对FBG峰值波长偏移量的高精度确定，有效地提高了实际工程应用中基于低成本CCD解调FBG峰值波长及其微小偏移量的准确性。
光纤光学 光纤光栅传感 波长解调 最小二乘法 峰值波长偏移
浙江师范大学信息光学研究所, 浙江 金华 321004
建立了一种基于闪耀光纤光栅(BFBG)透射特性的分布式光纤布拉格光栅(FBG)传感器的解调系统。由两个中心波长相近、光栅长度不同的FBG并联组成一个传感探头(FBG1用于参考, FBG2用于传感), 以消除温度对应变测量的影响。将BFBG 两端与加有10 Hz锯齿扫描电压的压电陶瓷(PZT)相固定, 使BFBG的主模和边模发生周期性的同向偏移, 对传感探头的光谱信号进行解调。从BFBG出来的透射光经光电管将光强变化转化为电信号, 用计算机对待测应变量进行实时分析显示。实验表明, 用BFBG进行光谱解调是可行的(微应变测量的分辨率为5 με), 并且成功地解决了温度和应变交叉敏感的问题, 所建立的实验系统稳定可靠, 成本低。
光纤光学 光纤光栅传感 应变测量 闪耀光纤光栅 解调器
1 重庆三峡学院电子工程系,万州 404000
2 北京邮电大学电子工程学院,北京 100876
光纤光栅波长位移的解调是实现传感系统的关键技术。分类阐述了基于干涉法的光纤光栅波长移位的解调方案,分析了各个方案的解调机理和特点。
光纤布拉格光栅 光纤光栅传感 波长移位 解调 激光与光电子学进展
2005, 42(10): 47
1 南开大学现代光学研究所, 天津 300071
2 武汉理工大学光纤传感技术研究中心, 武汉 430070
从理论和实验上研究了三角形光纤布拉格光栅的温度特性，结果表明
导波与光纤光学 光纤光栅传感 应变测量 三角形光纤布拉格光栅 温度补偿
