针对再生光纤光栅因反射率低而无法直接用于实际工程中温度测量的问题,提出一种采用光纤激光传感器结合再生低反射率光纤光栅的方法,将再生光栅作为光纤激光器谐振腔的低反镜,采用未抽运的掺铒光纤(EDF)作为饱和吸收体,实现了线宽压缩,多纵模抑制。激光器输出激光的阈值电流为68.9 mA。在150 mA的电流下,300~800 ℃温度范围内,激光器输出激光稳定,且输出波长与温度呈良好的线性关系。在升降温测试下,相关系数均为0.99974,平均温度灵敏度为15.41 pm/℃,且在700 ℃下,3 h的稳定测试中,激光波长的最大变化量为0.032 nm,而强度的最大变化量为0.409 dB。实验结果表明,升降温过程中,信噪比均高于50 dB,输出激光具有良好的稳定性,且没有跳模现象发生。

为了实现分布反馈式光纤激光传感器(DFB FL)大动态范围、稳定解调, 建立了基于3×3耦合器的迈克尔逊干涉仪解调系统。对该系统所采用的对称解调算法(NPS)和反正切解调算法进行了深入研究。首先, 介绍了基于3×3耦合器解调算法的原理及耦合器不对称时的调校方法。接着, 对干涉仪所需最小非平衡路径长度的选取与系统强度噪声、激光器频率噪声的关系进行了分析。最后, 针对NPS算法与反正切算法最大可解调信号幅度进行了分析对比, 并研究了微分器对对称解调方法解调范围的影响。实验结果表明: NPS算法动态范围高于反正切算法, 微分器的幅频特性不理想会减小解调动态范围。在采样频率为125 kHz、信号频率为1 kHz、干涉仪非平衡路径为100 m时, NPS算法与反正切算法的动态范围分别达到96 dB和 90 dB。用解调前调校的方法, 基于3×3耦合的解调方法动态范围大, 能够实现稳定解调, 满足工程应用要求。

提出并实现了一种基于光纤光栅(FBG)激光器的高分辨率光纤传感系统。通过在一段高增益有源光纤写入光纤光栅形成光纤激光传感器, 待测信号作用在激光器上引起激光频率变化, 采用偏振无关的非平衡迈克耳孙光纤干涉仪将激光频率变化转化为干涉仪相位变化。干涉仪输出的信号经过光电转换后, 用采集卡转换为数字信号输入计算机, 最后利用改进的归一化相位载波(PGC)解调技术, 实现信号的高分辨率解调。实验表明该传感系统的动态应变分辨率达到了5.6×10-4 nε/Hz, 并且解调结果与待测信号具有良好的线性关系。