Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan, 250100, China
2 Jinan Research Center, Laser Institute of Shandong Academy of Sciences, Jinan, 250014, China
3 School of Electronic Engineering and Telecommunication, University of New South Wales, Sydney, 2052, Austrilia
Fiber laser hydrophones have got widespread concerns due to the unique advantages and broad application prospects. In this paper, the research results of the eight-element multiplexed fiber laser acoustic pressure array and the interrogation system are introduced, containing low-noise distributed feedback fiber laser (DFB-FL) fabrication, sensitivity enhancement packaging, and interferometric signal demodulation. The frequency response range of the system is 10 Hz-10 kHz, the laser frequency acoustic pressure sensitivity reaches 115 dB re Hz/Pa, and the equivalent noise acoustic pressure is less than 60μPa Hz1/2. The dynamic range of the system is greater than 120 dB.
Fiber laser hydrophone Fiber laser hydrophone DFB-FL DFB-FL packaging sensitization packaging sensitization eight-element multiplex eight-element multiplex interferometric demodulation interferometric demodulation Photonic Sensors
2017, 7(3): 253
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
2 安徽水利水电职业技术学院机械工程系, 安徽 合肥 231603
对于光纤光栅传感的非平衡干涉解调技术，理论和实验均证实充当其驱动元件的压电陶瓷通电发热会引入热噪声，导致解调输出的相移信息中出现附加相移。为排除热噪声对解调结果的干扰，提出了将驱动元件从干涉装置中分离出来的新方案。对于无温度控制、有温度控制以及分离驱动元件的三种Michelson非平衡干涉解调装置，实验证实第三种方案不仅可根除热噪声的影响，且无需克服热惯性而达到新的热平衡。系统传感灵敏度的实验值为0.9609°/με，分辨率可达5.5 nε。
光纤光学 光纤光栅传感器 干涉解调装置 温度控制 迈克耳孙干涉仪
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,合肥 230009
提出了一种利用光纤光栅传感器研究压电陶瓷特性的新方法.该方法采用非平衡Michelson扫描干涉仪对光纤光栅传感信号进行相位解调,通过观测波长漂移引起的相移,从而获得压电陶瓷的位移量与所加电压间的关系.实验分析了迟滞特性和蠕变现象,得到了压电陶瓷的电压位移特性曲线以及蠕变特性曲线.实验表明,光源功率的波动对压电陶瓷迟滞特性不能造成影响且压电陶瓷的蠕变特性与电压方向无关.
光纤光栅 压电陶瓷 迟滞 蠕变 干涉解调 Fiber Bragg grating Piezoelectric ceramic Hysteretic Creep Interferometric demodulation
分析了基于Michelson干涉解调技术的光纤激光器水声传感的原理,在一段掺铒光纤中写入具有π相移的光纤光栅构成光纤激光器,水声压力作用在激光器上引起激光工作波长的变化;采用基于3×3耦合器的偏振无关的非平衡光纤Michelson干涉仪将激光波长变化转化为干涉仪的相位变化;干涉仪的输出由光电探测器转换后使用DSP进行信号解调。针对3×3耦合器分光比不对称的问题,本文提出利用实时调整幅度的2路干涉信号进行解调的方案,该方案不需要3×3耦合器有严格的分光比,消除了外界环境对解调输出的非线性影响。水声探测实验表明,光纤激光器水声传感系统的声压灵敏度为-166.5dB(参考值1 rad/μPa),解调结果与水声信号具有良好的线性关系。
光纤传感 光纤激光器 水声传感 光纤Michelson干涉仪 干涉解调 fiber sensing fiber laser acoustic pressure sensing Michelson fiber interferometer interferometric demodulation
1 暨南大学物理系, 广州 510632
2 黑龙江大学光纤技术研究所, 哈尔滨 150080
3 黑龙江大学光纤技术研究所, 哈尔滨 150080
4 香港理工大学电机工程系, 香港
时钟信号控制下的脉冲宽带光源发出的光波,进入4个光栅组成的间距为10 m的光栅串。利用受同一时钟信号控制的1×4模拟电子开关,将各传感元的反射光脉冲依次分配至相应的输出信道,实现时域地址查询,并对各传感元位置的待测应变进行实时监测。引入非平衡迈克耳孙干涉解调装置,将来自传感光栅的受待测应变诱导而至的波长漂移信息变为相移信息,定标后便可实现传感信号的解调。1556 nm波长时,系统传感灵敏度的实验值为1.658°/με,与理论值1.673°/με基本吻合。
光纤光学 光纤传感 光纤光栅 传感网络 时域地址查询 多信道输出 实时监测 干涉解调
燕山大学光电子工程系, 河北 秦皇岛 066004
提出一种先进的基于偏振光干涉的光纤光栅解调实现方法,偏振光干涉仪也是一种能将布拉格波长移动转化为干涉相位变化的非平衡干涉仪。与传统的非平衡干涉仪不同,偏振光干涉仪是利用折射率ne和no的差而不是利用光路长短的差来实现非平衡干涉的。另外,由于偏振光干涉是发生在有着优良双折射特性的钒酸钇(YVO4)晶体中而不是在石英光纤中,这样就可避免石英光纤引入的干涉噪声。通过分析钒酸钇晶体的性质指出,利用这种方法来实现光纤光栅温度检测,其最小温度测量精度可达±0.4℃。
集成光学 光纤光栅 干涉解调 偏振光干涉 钒酸钇晶体 温度检测
1 黑龙江大学光纤技术研究所,哈尔滨,150080
2 香港理工大学电机工程系,香港
3 哈尔滨工业大学光电子技术研究所,哈尔滨,150001
用传感器光栅串作环形腔激光器的端镜,借助角度可调法布里珀罗滤波器对波分复用传感元进行波长寻址,利用非平衡迈克耳孙扫描干涉仪对来自传感光栅的包含应变信息的波长漂移信号进行解调,实验证实系统的应变传感灵敏度为1.669 °/με,与理论值1.678 °/με非常吻合.锁定来自某一光栅的信号后,所设计的反馈装置保证了系统具备自动追踪感测信号的能力.
光纤光栅 传感系统 波分复用 环形腔光纤激光器 干涉解调 法布里珀罗滤波 有源传感
1 黑龙江大学光纤技术研究所,黑龙江哈尔滨,150080
2 香港理工大学电机工程系,香港
借助1×3光开关和可调F-P滤波器对充当环形腔激光器端镜的3×10空、波分复用光纤光栅传感器阵列进行查询,用非平衡Michelson扫描干涉仪将来自传感光栅的波长漂移信息变为相移信息实现解调,实验证实系统的应变传感灵敏度为1.6817 Deg/με,与理论值1.6843 Deg/με非常吻合.锁定来自某一光栅的信号后,反馈装置保证系统具备自动追踪感测信号的能力.
光纤光栅 传感网络 空分复用 波分复用 环形腔光纤激光器 干涉解调 F-P滤波 有源传感
1 哈尔滨工业大学光电子技术研究所,哈尔滨 150001
2 香港理工大学电机工程系香港
受1×3光开关控制,脉冲宽带光波被导入3×5光栅传感器阵列中待查询的任一光栅串,根据传感元间光纤延时程度的不同,利用电子程控开关,对来自不同光栅信号的选择通导,借助非平衡迈克耳孙扫描干涉仪对传感信息进行解调,成功地实现了空、时分复合复用传感.
光纤光栅 传感网络 时分复用 空分复用 时、空分复合复用 干涉解调
