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光纤法布里-珀罗传感器腔长解调新方法与系统研究

黄海  
【摘要】: 用于位移、温度、压力、应力、应变、电压、电场、磁场、振动和折射率等物理量测量的光纤法布里-珀罗传感器绝大部分通过对法布里-珀罗腔腔长的解调实现。为实现光纤法布里-珀罗传感器的腔长解调,各种解调方案相继被提出,常见的解调方法有强度法、条纹计数法、傅里叶变换法和腔长匹配法等。每一种腔长解调方法均有自己的优缺点。例如,傅里叶变换法受量化误差和环境影响小,解调精度高,但目前用于光纤法布里-珀罗传感器腔长解调的傅里叶变换解调法基于法布里-珀罗多光束干涉满足双光束干涉近似的假设,限制了基于傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器腔长解调原理的应用范围,使得该方法局限于低细度法布里-珀罗腔的腔长解调。腔长匹配法实现成本低,解调精度高,但该方法没能从理论上得到论证。针对光纤法布里-珀罗传感器腔长解调中存在的上述问题,本文进行了光纤法布里-珀罗传感器腔长解调新方法与系统的研究工作。 本文主要的研究工作和成果包括: 1、在兼顾实际工程应用中宽带光源为近似高斯分布光源的基础上建立了一种改进的基于傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器腔长解调原理,利用改进原理可以避免法布里-珀罗多光束干涉满足双光束干涉近似的假设。在此基础上利用三次样条插值、频域滤波和频域高斯插值等数据处理技术优化了解调算法。实现了采用本文建立的基于傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器腔长解调原理与算法的光纤法布里-珀罗传感器腔长解调实验系统并进行了实验测试。实验结果证实了省略假定条件时傅里叶变换解调法原理和算法的正确性,而且理论解调腔长分辨力为0.4 nm,实测解调腔长分辨力为5.12 nm,实测解调腔长范围优于20-600μm。 2、为避免采用已有的傅里叶变换解调法原理时的插值运算,提高解调精度,本文提出了基于角频率域采样的解调算法,实现了基于该算法的光纤法布里-珀罗传感器腔长解调实验系统并进行了实验测试。实验结果证实了角频率域采样解调算法的正确性,而且理论解调腔长分辨力为28 pm,实测解调腔长分辨力为4.96 nm,解调腔长范围优于20-600μm。采用本文提出的改进解调算法的理论腔长分辨力是基于光频域FFT算法的14倍以上。 3、借鉴腔长匹配解调法,本文提出并实现了一种用于光纤法布里-珀罗传感器绝对腔长解调的相关原理解调法。在兼顾实际工程应用中宽带光源为近似高斯分布光源的基础上,以法布里-珀罗多光束干涉公式为基础阐述了相关原理解调法的解调原理和算法。文章实现了采用本文建立的基于相关原理解调的光纤法布里-珀罗传感器绝对腔长解调实验系统并进行了实验测试。实验结果证实了解调原理和算法的正确性,理论解调腔长分辨力优于20 pm,实测解调腔长分辨力4.94 nm,实测解调腔长范围优于15-600μm。利用本文提出并实现的相关原理解调法,理论腔长分辨力比傅里叶变换解调法提高20倍以上。该研究工作为干涉型光纤法布里-珀罗传感系统的腔长解调开辟了新的求解方法。 4、根据直接电流调制原理设计并开发了一种半导体激光器光频调制驱动电源,建立了测试调制特性和验证光频调制的实验系统对半导体激光器光频调制驱动电源进行实验验证。实验结果表明,本文设计并开发的半导体激光器光频调制驱动电源不仅能调制正弦波和三角波等波形,而且驱动电流连续可调,非线性失真系数仅为0.009%。同时还具有结构简单、驱动电流稳定、防浪涌击穿、防过载损坏和防静电击穿等优点。 本文的研究工作为基于法布里-珀罗干涉原理的光纤传感器的实用化奠定了理论和技术基础。
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2 ;新型Gb/s以太网用的光源—法布里-珀罗激光二极管[J];光通信技术;1999年02期
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8 施德恒,沈阳;604应用阶式法布里─珀罗标准具的机载激光报警装置[J];激光杂志;1995年05期
9 顾聚兴;滤波器提高红外成像性能[J];红外;2002年04期
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11 单玉珍;;光抽运远红外激光器用的均匀传输硅法布里-珀罗耦合器[J];真空电子技术;1980年06期
12 王辉,朱为;法布里·珀罗滤波器腔长的频差检测控制及实现[J];南京建筑工程学院学报;1996年04期
13 章鹏,朱永,陈伟民;光纤法布里-珀罗传感器腔长的傅里叶变换解调原理研究[J];光子学报;2004年12期
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16 蔡中驹;;法布里——珀罗干涉仪平板加工[J];仪表技术与传感器;1973年02期
17 ;地理[J];全国新书目;2003年04期
18 陈伟民,朱永,唐晓初,符欲梅,王宁,陈雨森,文玉梅,黄尚廉;光纤法布里-珀罗传感器串连复用的傅里叶变换解调方法初探[J];光学学报;2004年11期
19 章鹏,朱永,唐晓初,陈伟民;基于傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器解调研究[J];光学学报;2005年02期
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5 万朋;万重怡;谭荣清;吴瑾;刘世明;;高平均功率TEA CO_2激光器的快速电控调谐[A];第四届全国光学前沿问题研讨会论文摘要集[C];1999年
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1 王曦;法布里奥:在中国做有品位的设计[N];中华建筑报;2010年
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3 韩沪麟;孪生姐妹 命运各异[N];中华读书报;2004年
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1 冯飞;微机械法布里-泊罗干涉型光学读出非致冷热成像技术研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2004年
2 张桂菊;应用于高温高压测量的非本征型光纤法布里-珀罗传感器系统研究[D];大连理工大学;2006年
3 陈国霖;单模光纤应力双折射及干涉型光纤传感器器件的研究[D];清华大学;1989年
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1 黄海;光纤法布里-珀罗传感器腔长解调新方法与系统研究[D];重庆大学;2010年
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3 倪小琦;光纤MEMS法布里—珀罗压力传感器的解调和复用[D];南京师范大学;2007年
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