應(yīng)用 &cj/8 A5-
P3[ +c4 遙感 ~50b $];y FBG傳感器合成 At5:X*vD 溫度，應(yīng)力和應(yīng)變傳感 o`^GUY} 土木工程，如橋梁，管道，結(jié)構(gòu) q/w U7P\% 多方向數(shù)據(jù)傳感 ~$g$31/ ]7WBoC8 綜述 Zf~ [4Eeb
r,p6J7/lfS 光纖環(huán)形鏡配置已應(yīng)用到各個(gè)方面中，其中一個(gè)重要的應(yīng)用是傳感。在光纖環(huán)形鏡中插入光纖布拉格光柵（FBG）后，可利用環(huán)形鏡的切換功能來增強(qiáng)傳感和訪問能力。寬帶LED或白光源照進(jìn)FBG環(huán)形鏡，可以在FBG中心波長處產(chǎn)生連續(xù)波（CW）光信號，這種光信號可以通過控制環(huán)路內(nèi)的移相器從環(huán)路的兩側(cè)進(jìn)行訪問。CW光波長隨FBG的環(huán)境條件（包括溫度，應(yīng)力和應(yīng)變）而變化。 _!FM^N}| w)bL dQ FBG環(huán)形鏡傳感器布局 K`.wj8zGY
p%304oP6 JyPsRpi\ 優(yōu)點(diǎn) )k5lA=(Yr+
u7|{~D&f FBG光纖環(huán)形鏡傳感器可用于任何遠(yuǎn)程位置不同參數(shù)的檢測，并可通過單模光纖傳輸感應(yīng)數(shù)據(jù)。 ejj|l
通過控制移相器的相位，可以從傳輸系統(tǒng)的兩側(cè)訪問所檢測的數(shù)據(jù)。 c"aiZ(aP OptiSystem軟件允許用戶研究FBG光纖環(huán)形鏡傳感器中不同參數(shù)對整體性能的影響。 |xI\)V E^ 使用OptiSystem軟件可以進(jìn)行FBG參數(shù)合成。 Ks&~VU >V~q`htth 仿真說明 mT57NP
y<YVb@ O. 圖1顯示了用于在OptiSystem中進(jìn)行FBG光纖環(huán)形鏡傳感器數(shù)值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。 LED燈光通過一個(gè)循環(huán)器和一個(gè)3-dB光纖耦合器在兩個(gè)方向上發(fā)射到環(huán)路中。 FBG在其定義的帶寬和中心頻率內(nèi)，反射環(huán)路每個(gè)方向上的光信號。 FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號，且不改變它們的傳播方向。一旦反射和傳輸?shù)膱龇祷氐?-dB光纖耦合器的輸出端口，它們就會加強(qiáng)，消減或部分地干擾，這取決于3-dB光纖耦合器的每個(gè)輸出端口處的兩個(gè)場之間的相位差。如果兩個(gè)場之間的相位差為0°，則光信號將通過環(huán)路傳輸并出現(xiàn)在3-dB光纖耦合器的另一個(gè)輸入端口（標(biāo)記為2）。但是，如果兩個(gè)場之間的相位差為180°，則光信號被反射回3dB光纖耦合器的輸入端口（標(biāo)記為1）。任何其他相位差都會導(dǎo)致光信號出現(xiàn)在兩個(gè)端口上。當(dāng)相移等于180°或0°時(shí)，反射或透射的產(chǎn)生的光信號是以FBG中心頻率（1550nm）為中心的連續(xù)波（CW），其20dB線寬為90GHz（0.72nm），如圖2所示。 0x'-\)v>3 B`Q.<Lqu 圖1.仿真的FBG光纖環(huán)形鏡布局 k*bfq?E a
當(dāng)感測位置處的環(huán)境條件改變或應(yīng)力和應(yīng)變施加到光纖布拉格光柵時(shí)，F(xiàn)BG物理?xiàng)l件改變并影響其中心布拉格波長。 結(jié)果是產(chǎn)生的CW光信號中心波長變化。 可以從傳感器位置遠(yuǎn)程監(jiān)測中心波長的漂移。 4XL*e+UfJ
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VQHJ O I 圖2.相移設(shè)備設(shè)置為0°時(shí)發(fā)送的CW信號 .%+`e
圖3顯示了當(dāng)相移器設(shè)置為0°時(shí)，由于感測位置處的溫度變化導(dǎo)致光柵布拉格波長的變化而在反射端口處測量的CW光信號。 在仿真時(shí)，F(xiàn)BG的溫度范圍從0℃變?yōu)?00℃。 oF/5mh__(K
4 )=LOGW OwIW;8Z 圖3.薄矩形單元對方向角的響應(yīng) ,x5`5mT3
仿真工具可用于合成現(xiàn)實(shí)生活中部署的FBG光柵的實(shí)際參數(shù)。 這可以在傳感系統(tǒng)的安裝和測試階段完成。 然后，通過比較測量的CW光信號的中心波長和合成的FBG參數(shù)的仿真結(jié)果，可以將合成的FBG用于實(shí)際傳感系統(tǒng)的分析階段。 `n8) o
