吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 长春 130021
为了提高光纤布喇格光栅(FBG)解调系统的稳定性和准确性, 避免由于压电陶瓷的迟滞性、蠕变性以及温度变化引起的法布里-珀罗(F-P)滤波器驱动电压与透射波长不成线性的问题, 采用了可调谐环形腔激光器作为扫描光源, 与F-P标准具、温补参考光栅、传感光栅3个单独的通道结构相结合的FBG解调方法。通过理论分析和实验验证, 选择中值滤波加滑动平均滤波的方法滤除噪声, 采用基于强度阈值的频谱相关寻峰算法更加准确地找到反射谱峰值的位置。结果表明, 每个通道单独分开的解调方案的波长长期稳定性可达0.4pm, 温度与波长的线性度高于99.90%。该系统能够实现对温度、应变等参量的稳定性的测量。
光栅 法布里-珀罗滤波器 法布里-珀罗标准具 参考光栅 可调谐环形腔激光器 gratings F-P filter F-P etalon reference grating tunable ring cavity lasers
哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
为减小可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器驱动元件的温度漂移及非线性导致的光纤布拉格光栅(FBG)波长解调误差，在分析比较串联型和并联型两种校正方案基础上，提出了一种改进型串联实时校准方法。设计了具备高热稳定性且内部温度分布均匀的参考光栅模块，通过实时测量紧贴参考光栅埋入的高精度热电阻温度值及事先标定的4支参考光栅波长与热电阻温度值对应关系，获取4个精确波长参考点，在每次扫描时实时校准可调谐F-P滤波器透射波长与驱动电压函数关系。实验结果表明采用改进的动态实时校准方法解调FBG波长的最大误差为±3 pm。与通过直接读取驱动电压确定FBG中心波长的方法相比，解调精度提高了6倍；与已报道的串联校正方法相比，解调精度提高了3倍。
光纤光学 动态实时校准方法 参考光栅模块 可调谐法布里-珀罗滤波器
中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230027
搭建了能够在二维方向上实现纳米级定位的二维自动定位系统。首先, 加工了栅格间距为5 μm的64×64编码的透射式二维零位光栅; 然后, 分析设计了光栅系统光电转换电路和数据控制电路, 实现了系统数据采集、显示和运动控制等功能。在此基础上搭建了基于二维零位光栅的纳米定位系统, 并利用积分法实现了二维方向的自动定位。实验结果表明, 系统定位速度对透射光强分布具有很高的依赖性, 系统一次定位的成功率与初始位置密切相关。若起始位置在以零位为中心, 半径为2.5 μm圆形区域内, 系统可实现纳米量级定位对准; 当起始位置在以零位为中心, 5～200 μm为半径的圆环范围内, 自动定位可能存在盲点, 但通过改变初始位置重新进行搜索, 仍然能够准确地实现纳米定位。
二维零位光栅 自动对准 定位算法 电路噪声 精度分析 two-dimensional zero-reference grating automatic alignment positioning algorithm circuit noise precision analysis
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
研制了反射式光电编码器。介绍了光栅自成像原理，完善了高密度基准光栅的制作工艺，研制完成了32768刻线对光栅和高集成度光电读数头，最后制成了反射式高精度光电编码器。该编码器采用多参考点编码方式，加快和简化了确定基准零点的操作，初始化转动最大5.625°即可确定基准零点。采用自准直光管和23面棱体检测了编码器的测角精度，其单边读数头均方根误差为1.11″，对径双读数头均方根误差为0.75″；反射式读数使光栅与读数头间隙提高10倍达到2.0 mm。结果表明，研制成功的高精度反射式光电编码器结构简单，反射式读数头光电信号质量较高。该编码器为高精度测角应用提供了一种新的解决方案。
高精度编码器 反射式编码器 光栅自成像 高密度基准光栅 high precision encoder reflection encoder grating self-imaging high-density reference grating 光学 精密工程
2013, 21(12): 3066
1 Dept. of Phys., Normal College of Qingdao Univ., Qingdao, 266071, CHN
2 Dept. of Phys., Shandong Univ. of Technology, Jinan 250061, CHN
