基于频域光学双稳原理的数字式光纤光栅传感网络研究

将光学双稳技术与光纤传感技术相结合，拟开展基于频域光学双稳原理的数字式光纤光栅传感网络研究。将光纤光栅作为光学双稳系统在频域中的光强调制器，利用可调谐光源并通过适当的光电反馈调控其输出波长，即可实现混合型频域光学双稳运转。当光纤光栅功率谱曲线在频域中发生移位时，将导致光学双稳系统两稳态间的跳变点在频域中产生同样的移位。利用光学双稳系统在频域中的开关特性，可获取敏感光栅的波长移位信息，从而实现了数字式的传感运行模式。通过传感信号的数字化来提高传感系统的可靠性、稳定性和抗干扰能力，是传感技术领域追求的主要目标之一。针对光纤光栅传感网络，我们提出的数字式传感方法主要有下述优点：波长检测过程避开了对模拟量的处理，因此检测分辨率和检测精度不受光功率大小和探测器等效噪声功率的限制，也不受光强起伏的影响；当敏感光栅功率谱不对称或出现多峰时，检测不受影响。就研究方法而言，这是一项全新的工作。

将光学双稳技术与光纤传感技术相结合，开展了基于频域光学双稳原理的数字式光纤光栅传感网络研究。自制了ASE光源，研究了光源输出光谱不平坦会造成附加双稳运转，对光源进行了平坦化处理，然后我们构造了一个可调谐光源；建立了完整的理论模型，模拟了可以实现双稳态运转的三种情况：采用调变输入光强改变反馈曲线斜率实现的光学双稳运转，采用调变调制曲线透射率实现的光学双稳运转，改变反馈曲线与调制曲线的相对位置实现的光学双稳运转；自制FP驱动电路，完成了多个版本电路的制作，实现了可自动电压扫描的驱动电路，可以递增或者递减扫描，电压扫描步长可调，驱动电路输出电压自带数字显示，反馈信号增益倍数可调；将光纤光栅作为光学双稳系统在频域中的光强调制器，利用可调谐光源并通过适当的光电反馈调控其输出波长，实现混合型频域光学双稳运转，根据实际情况选用电压调变实现双稳态运转，解调光纤光栅传感信息。当光纤光栅功率谱曲线在频域中发生移位时，将导致光学双稳系统两稳态间的跳变点在频域中产生同样的移位。利用光学双稳系统在频域中的开关特性，获取敏感光栅的波长移位信息，从而实现了数字式的传感运行模式。实现了单光栅、双光栅、四光栅的双稳运转解调；在处理实验数据时我们利用了功率计、万用表自带的上位机软件，进行了数据的同步数据采集。通过传感信号的数字化来提高传感系统的可靠性、稳定性和抗干扰能力。针对光纤光栅传感网络，我们实现了数字式传感方法主要有下述优点：波长检测过程避开了对模拟量的处理，因此检测分辨率和检测精度不受光功率大小和探测器等效噪声功率的限制，也不受光强起伏的影响；当敏感光栅功率谱不对称或出现多峰时，检测不受影响。