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光纤Bragg 光栅传感器的解调方法 摘 要：本文介绍了光纤光栅传感的一般原理，综述了光纤光栅传感系统的多种解调方 法,最后对以上各种解调技术的优缺点进行了分析和讨论。 关键词：光纤光栅；传感器；解调 中图分类号：TP212.14文献标识码：A 文章编号：1006-883X(2004)02-0026-05 张洪波 黄海 沈竹 一、引言 光纤Bragg 光栅（FBG-Fiber Bragg Grating）传感器是一种新型的光纤传感器。它是利用 光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光的相干场图形写入纤芯，在纤芯内产生 沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯 内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足 光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长将透过光纤光栅继续往前传输，利用光 纤光栅这一特性可制成许多性能独特的光电子器件。近年来,对光纤光栅紫外光照射生成动力 学、光学特性和成栅技术的研究都取得了重大进展。 随着光纤光栅技术的不断成熟和商用化，专家们预言：从光纤通信、光纤传感到光计算 机和光信息处理的整个光纤领域将发生一次变革性飞跃。光纤光栅的出现将改变人们在光纤 技术应用中的传统设计思想，可以说，光纤光栅技术是继掺铒光纤放大器(EDFA)技术之后光 纤技术发展的又一个新的里程碑。光纤光栅技术使得全光纤器件的研制和集成成为可能，从 而为进入人们梦寐以求的全光信息时代带来了无限生机和希望。 二、光纤Bragg 光栅传感原理 光纤 Bragg 光栅只反射 Bragg 波长光，起 Bragg 反射滤波片作用，而 Bragg 波长与外界 温度、压力变化成正比。因此，其可做成温度、应力分布式传感器。 光纤光栅的折射率呈周期变化，其纵向折射率的变化将引起不同光波模式之间的耦合， 光纤及其不同传播常数有如下关系式（即相位匹配条件）： b b b 2 p (1) 1 2 式中，Λ—光栅周期； b 、b —分别为模式1 和模式2 的传播常数,前向传播为正，后向传播为负； 1 2 b—耦合模之间的传播常数差。 根据Λ的长短不同，可将周期性的光纤光栅分为短周期（ Λ1 ｍ）和长周期（Λ1 ｍ） 两类。对于短周期的光纤光栅，当光谱光波在其中传播时，两个反向传播的芯模(导模)LP01 之间产生能量耦合，形成特定波长为λ 的反射波，对于前向传播的LP ，模b = b ；对于后 B 01 1 01 向传播的LP ，模b =-b 。两耦合模的传播常数差 b=2 b 较大，这种光栅称为布拉格光栅。 01 1 01 01 传感器世界 2004.2 26 Technology Application 其基本特性表现为一个以共 波法、光谱编码/ 比例解调法、干 耦合器 振波长为中心的窄带光学滤 传感光栅 涉法、可调光纤法布里- 珀罗腔 光源 匹配液 波器,该共振波长称为 Bragg 法。