基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统

李超; 王永杰; 李芳

doi:10.3788/IRLA201746.0122002

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统

李超, 王永杰, 李芳

文章导航 > 红外与激光工程 > 2017 > 46(1): 122002-0122002(5)

李超, 王永杰, 李芳. 基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(1): 122002-0122002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0122002

引用本文:

李超, 王永杰, 李芳. 基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(1): 122002-0122002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0122002

Li Chao, Wang Yongjie, Li Fang. Highly stable FBG wavelength demodulation system based on F-P etalon with temperature control module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(1): 122002-0122002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0122002

Citation:

Li Chao, Wang Yongjie, Li Fang. Highly stable FBG wavelength demodulation system based on F-P etalon with temperature control module[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(1): 122002-0122002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0122002

基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统

doi: 10.3788/IRLA201746.0122002

1.
中国科学院半导体研究所,北京 100083

基金项目:

国家自然科学基金（41276094）

详细信息

作者简介:
李超(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感方面的研究。Email:chaoli@semi.ac.cn

中图分类号: O439

Highly stable FBG wavelength demodulation system based on F-P etalon with temperature control module

1.
Institute of Semiconductors,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100083,China

摘要: 光纤布拉格光栅（FBG）的波长随外界温度和压力变化。检测出波长的变化，就可以计算出外界的温度和压力。文章提出了一个基于F-P温控标准具的高稳定性光纤布拉格光栅（FBG）波长解调系统，讨论分析了FBG波长解调系统的原理及高稳定性的原因。在这个系统中，带温控模块的F-P标准具用来进行实时波长校准。F-P标准具的波长数值可查询得到，由线性插值算法可以得出光纤光栅的波长值。温控模块可以保证标准具在0.01℃的范围内变化，因此标准具波长值可以认为是定值。最后通过测量水浴槽中光纤光栅的波长变化测试系统稳定性,并与MOI公司解调仪sm125在稳定性方面做了对比。实验结果表明20 h内系统的长期稳定性可达到0.15 pm,而sm125解调仪是3 pm。
- FBG波长解调 /
- 波长扫描激光器 /
- F-P标准具
Abstract: Wavelength of Fiber Bragg Grating(FBG) changes with ambient temperature and pressure. If change of wavelength is detected, then ambient temperature and pressure can be calculated. In this paper, a highly stable Fiber Bragg Grating(FBG) wavelength demodulation system based on F-P etalon with tempe-rature control module was proposed. The theory of the FBG wavelength demodulation system was discussed and the reason of high stability was analyzed. In this system, a Fabry Perot(F-P) etalon with temperature control module was introduced for real-time wavelength calibration. Wavelengths of F-P etalon can be inquired by the specification. Wavelength of FBG can be calculated by linear interpolation. The temperature control module can ensure temperature of the etalon changes within 0.01℃, so that wavelengths of the etalon can be regarded as constant values. In the end the stability of the system was experimented by measuring wavelengths of FBG which was in a water-bath. The system was also compared with the MOI corporation optical sensing interrogator sm125 on the stability. Experimental results demonstrate that the system can achieve a long-term stability of 0.15 pm in 20 h, while sm125 was 3 pm.
- FBG wavelength demodulation /
- wavelength-swept laser /
- F-P etalon

[1]	Zhang Zhen, Ma Pengge. Lateral force study on conditions under IR Bragg grating[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 42(6):1841-1844. (in Chinese)
[2]	Yang Gang, Xu Guoliang. High precision fiber Bragg grating wavelength demodulation system based on spectrum segmentation[J]. Chinese Journal of Lasers, 2015, 42(4):106-111. (in Chinese)
[3]	Zhao Yong. Optical Fiber Gratings and Sensing Technology[M]. Beijing:National Defense Industry Press, 2007:23-24.
[4]	Guo Wentao, Tan Manqing. 980 nm fiber grating external cavity semiconductor lasers with high side mode suppression ratio and high stable frequency[J]. Journal of Semiconductors, 2014, 35(8):084007. (in Chinese)
[5]	Zhang Fengwei, Chen Xiaoyong. Earth-rock dam monitoring system based on fiber grating sensing network[J]. Optical Technique, 2014, 40(4):357-361. (in Chinese)
[6]	Zhou Yanhui, Zhao Zhengang, Li Yingna, et al. An embedded FBG strain sensor used in the dry-type air-core reactor health monitoring[J]. Journal of OptoelectronicsLaser, 2015, 26(3):422-426. (in Chinese)
[7]	Xu Guoquan, Xiong Daiyu. Applications of fiber Bragg grating sensing technology in engineering[J]. Chinese Optics, 2013, 6(3):306-317. (in Chinese)
[8]	Liu Chaoming, Lou Shuqin. Application of the genetic algorithm in the demodulation of the FBG cross-sensitivity characteristics[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 42(6):1859-1864. (in Chinese)
[9]	Wang Peng, Zhao Hong. Dynamic real-time calibration method for fiber Bragg grating wavelength demodulation system based on tunable Fabry-Perot filter[J]. Acta Optica Sinica, 2015, 35(8):85-92. (in Chinese)
[10]	Du Ping, Mu Lei. Demodulation of fiber grating sensor based on linear CCD[J]. Electro-Optic Technology Application, 2008, 23(2):58-62.
[11]	Wu Jing, Wu Hanping, Huang Junbin, et al. Research progress in signal demodulation technology of fiber Bragg grating sensors[J]. Chinese Optics, 2014, 7(4):519-531. (in Chinese)
[12]	Ryu Chiyoung, Hong Changsun. Development of fiber Bragg grating sensor system using wavelength-swept fiber laser[J]. Smart Materials and Structures, 2002, 11(3):468-473.

[1]	吕沛桐, 宋凯文, 孙铭阳, 王浩然, 陈晨, 张天瑜. 近红外波长扫描激光高精度FBG解调系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210230-1-20210230-7. doi: 10.3788/IRLA20210230
[2]	苑利钢, 周寿桓, 赵鸿, 陈国, 魏磊, 李宝, 王克强. 109.5W输出1.94μm波长Tm:YAP固体激光器 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 405006-0405006(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0405006
[3]	靳全伟, 庞毓, 蒋建锋, 谭亮, 崔玲玲, 魏彬, 万敏, 高清松, 唐淳. VRM腔高光束质量高功率双波长激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1105003-1105003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1105003
[4]	刘翠翠, 王翠鸾, 王鑫, 倪羽茜, 吴霞, 刘素平, 马骁宇. 半导体激光器双波长光纤耦合模块的ZEMAX设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 105002-0105002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0105002
[5]	陈娇, 童峥嵘, 张卫华, 薛力芳. 采用复合滤波器的温度可调谐多波长光纤激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(1): 105001-0105001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0105001
[6]	白慧君, 汪岳峰, 王军阵, 郭天华. 双波长可调外腔半导体激光器 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906002-0906002(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0906002
[7]	陶蒙蒙, 陶波, 余婷, 王振宝, 冯国斌, 叶锡生. 掺铥光纤激光器波长可调谐输出特性 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1205002-1205002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1205002
[8]	张伟杰, 宋开山. 红外波长的随机激光器设计及FDTD软件特性验证 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1105006-1105006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1105006
[9]	王枫, 毕卫红, 付兴虎, 付广伟, 江鹏, 武洋, 王莹. 基于重叠光栅的双波长掺铒光子晶体光纤激光器 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822001-0822001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0822001
[10]	马建立, 姜诗琦, 于淼, 刘海娜, 王军龙, 王学锋. 基于波长锁定泵浦单振荡级千瓦光纤激光器 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1105002-1105002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1105002
[11]	刘旭, 魏靖松, 谭朝勇, 朱孟真, 程勇. 激光器免温控泵浦源的多波长选择理论 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 505004-0505004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0505004
[12]	杨洋, 刘兵, 赵勇, 王辉, 赵亚丽, 杜瑶. DWDM技术在新型波长解调方法中的应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 822007-0822007(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0822007
[13]	李红, 祝连庆, 张钰民, 刘锋, 骆飞, 黄强先. 线阵InGaAs扫描FBG反射谱的传感解调方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 122004-0122004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0122004
[14]	韩燕, 孙东松, 翁宁泉, 窦贤康, 王建国, 张燕鸿. 60km车载瑞利测风激光雷达研制 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1414-1419.
[15]	江小峰, 林春, 谢海鹤, 黄元庆, 颜黄苹. MEMS F-P 干涉型压力传感器 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2257-2262.
[16]	安盼龙, 郑永秋, 李小枫, 张建辉, 段美玲, 薛晨阳, 闫树斌. F-P腔锁频压窄窄线宽激光器输出波长精度测试 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3257-3261.
[17]	唐磊, 吴海滨, 孙东松, 舒志峰. 瑞利散射多普勒测风激光雷达系统误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3570-3576.
[18]	方秀丽, 童峥嵘, 曹晔, 杨秀峰. 采用F-P光纤环滤波器的窄线宽环形腔光纤激光器 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 329-333.
[19]	沈法华, 孙东松, 刘成林, 仇成群. 基于单固体F-P标准具的双频率多普勒激光雷达研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2944-2950.
[20]	杨秀峰, 董凤娟, 童峥嵘, 曹晔. 利用非线性偏振旋转效应的可调谐多波长光纤激光器 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 53-57.

点击查看大图

计量

文章访问数: 440
HTML全文浏览量: 71
PDF下载量: 132
被引次数: 0

基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统

doi: 10.3788/IRLA201746.0122002

1. 中国科学院半导体研究所,北京 100083

作者简介:
李超(1991-),男,硕士生,主要从事光纤传感方面的研究。Email:chaoli@semi.ac.cn

收稿日期: 2016-05-05
修回日期: 2016-06-03
刊出日期: 2017-01-25

基金项目:

国家自然科学基金（41276094）

中图分类号: O439

关键词:

摘要: 光纤布拉格光栅（FBG）的波长随外界温度和压力变化。检测出波长的变化，就可以计算出外界的温度和压力。文章提出了一个基于F-P温控标准具的高稳定性光纤布拉格光栅（FBG）波长解调系统，讨论分析了FBG波长解调系统的原理及高稳定性的原因。在这个系统中，带温控模块的F-P标准具用来进行实时波长校准。F-P标准具的波长数值可查询得到，由线性插值算法可以得出光纤光栅的波长值。温控模块可以保证标准具在0.01℃的范围内变化，因此标准具波长值可以认为是定值。最后通过测量水浴槽中光纤光栅的波长变化测试系统稳定性,并与MOI公司解调仪sm125在稳定性方面做了对比。实验结果表明20 h内系统的长期稳定性可达到0.15 pm,而sm125解调仪是3 pm。