第４３卷第８期 ２０１６年８月 光电工程 Ｏｐｔｏ—Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４３，Ｎｏ．８ Ａｕｇｕｓｔ，２０１６ 文章编号：１００３—５０１Ｘ（２０１６）０８—００１３－０５ 长周期光纤光栅一布拉格光纤光栅多波长解调 张燕君 ，王光宇 ，付兴虎 ，２ （１．燕山大学信息科学与工程学院，河北秦皇岛０６６００４； ２．河北省特种光纤与光纤传感重点实验室，河北秦皇岛０６６００４） 摘要：提出了一种长周期光纤光栅（Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ，ＬＰＦＧ）一布拉格光－ｆｋＬｇ￣－（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ，ＦＢＧ） 多波长解调方法。ＦＢＧ能够反射ＬＰＦＧ透射光，ＦＢＧ中心波长的漂移会引起反射光功率的变化，进而改变光电转 换电压，从而实现电压对中 ２２波长的解调。由于ＬＰＦＧ的带宽很宽，而ＦＢＧ的带宽很窄，进而一个ＬＰＦＧ可以实 现对多个ＦＢＧ的解调。实验结果表明：ＦＢＧ的中心波长和光电转换后的电压有良好的对应关系。该解调方法结 构简单，测量精度高，能够实现对温度、应力等参数的多，５，１量。 关键词：光纤元件；布拉格光纤光栅；长周期光纤光栅；解调 中图分类号：ＴＮ２５３；ＴＮ２４７ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００３．５０１Ｘ．２０１６．０８．００３ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｙａｎｊｕｎ ，一，ＷＡＮＧ Ｇｕａｎｇｙｕ ，ＦＵ Ｘｉｎｇｈｕ ， （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６００４，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ； ２．ＴｈｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｐｅｃｉａｌＦｉｂｅｒａｎｄＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ， Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ ０６６００４，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｇｈｔ．Ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｓｈｉｆｔ ｏｆ ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｐｏｗｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｃａｎ ａｌｓｏ ｃｈａｎｇｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ．Ｓｏ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｃａｎ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｉｂｅｒ ｇｒａｔｆｉｎｇ ｉｓ ｖｅｒｙ ｗｉｄｅ，ｔｈｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｉｓ ＳＯ ｎａｒｒｏｗ，ａｎｄ ａ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ ｃａｎ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇｓ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｏｆ ｃｅｎｔｒａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｉｃ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｆｒｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｈａｖｅ ａ ｇｏｏｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ．Ｔｈｅ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｓｏｍｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｒｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ，ＳＯ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ；ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ；ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｉｂｅｒ ｇｒａｔｆｉｎｇ；ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ０ 引 言 布拉格光纤光栅（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ，ＦＢＧ）作为一种新型的传感器，具有抗电磁干扰能力强、灵敏度 高、能够复用等优势 卜卅，受到越来越多国内外学者的重视。而ＦＢＧ中心波长的解调是现在光纤传感技术 研究的重点之一。目前ＦＢＧ的解调方法主要有以下几种：边缘滤波解调法［ ，该解调方式结构简单、速度 收稿日期：２０１５－０８－２４；收到修改稿１３期：２０１５－１２—０７ 基金项目：国家自然科学基金（６１２０５０６８，６１４７５１３３）；河北省自然科学基金（Ｆ２Ｏｌ４２Ｏ３ｌ２５）；中国博士后科学基金（２Ｏ１３Ｍ５４１２０Ｏ）；河北省科技 支撑计划（１５２７３３０４Ｄ）；河北省高等学校青年拔尖人才计划（ＢＪ２０１４０５７）；燕山大学“新锐工程”人才支持计划。 作者简介：张燕君（１９７３－），女（汉族），北京人。教授，博士，主要研究工作是光纤传感、光电检测和信号处理等。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｊｚｈａｎｇ＠ｙｓｕ．ｅｄｕ．ｃｒｌ。 通信作者：￣（１９８１－），男（汉族），河北故城人。副教授，博士，主要研究工作是光纤传感。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｕｘｉｎｇｈｕ＠ｙｓｕ．ｅｄｕｌｃｎ。 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ ｇｄｇｃ ａｃ ｃｎ １４ 光电工程 ２０１６年８月 快，但是容易受到耦合器分光比和滤波器稳定性的影响，导致测量精度低，便携性差；非平衡马赫一曾德尔 干涉解调法＿６Ｊ，测量精度高，响应速度快，但很容易受到外界环境的影响，适用范围小；匹配光栅解调法 Ｊ 结构简单、适用于静态和低频率的动态测量，但是测量精度低、测量范围小；可调谐法布里一珀罗滤波器解 调法 解调精度高、解调范围大，高频测量时法布里一珀罗滤波器的非线性会影响解调精度。针对传统的ＦＢＧ 解调方式存在的缺陷，本文提出一种长周期光纤光栅（Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ，ＬＰＦＧ）一布拉格光纤光栅多 波长解调方法。 基于ＬＰＦＧ和ＦＢＧ的传感原理，本文首先介绍了ＬＰＦＧ—ＦＢＧ多波长解调原理，然后以两路ＦＢＧ为例， 对ＦＢＧ的中心波长进行解调，并详细分析了实验结果。 １ 光纤光栅传感原理 １．１ ＬＰＦＧ传感原理 ＬＰＦＧ的耦合是纤芯导模和同向传播的包层间的耦合。对于均匀ＬＰＦＧ，当仅考虑纤芯导模与同向传播 ｂｏ 小 的一阶包层模间的耦合时，其耦合方程 Ｊ可以写为 ＋ Ｃ ｏ ＋ ． ． 一 ｐ ： ｐ 一 式中： 。是纤芯导模的幅值， 。是与导模发生耦合的一阶包层模的幅值， 包层模的自耦合系数， 峰会发生相应的漂移。 １．２ ＦＢＧ传感原理 Ｏ 。和 。 分别为纤芯导模和 为包层的传播常数， 。为纤芯的传播常数。由于同向传播的导模可以耦合到不 同的包层模，从而在ＬＰＦＧ的透射谱中可以观察到一系列的损耗峰。当外界环境发生变化时，ＬＰＦＧ损耗 一 一 由光纤的耦合模式理论 叫可以得到ＦＢＧ的中心波长为 ＝２ｎ。ｆｒＡ （２） （３） 其微分形式为 △ ＝２Ａ·Ａｎ。ｆｆ＋２ｎ。ｆｒ· 式中： 为光栅的中心波长，，ｚ。 为光栅有效折射率， 为光栅的栅格周期，△ ，△刀。 ， 分别为中心 波长、有效折射率、栅格周期的变化量。由式（３）可知，当外界环境如温度、应变等发生变化时，就会引起 ＦＢＧ结构的改变，集中表现为ＦＢＧ中心波长的漂移。 根据ＬＰＦＧ和ＦＢＧ的传感原理，ＦＢＧ可以反射ＬＰＦＧ透射谱中不同波长的光，通过反射光功率的不 同即可解调出ＦＢＧ中心波长的变化，因此本文提出了一种ＬＰＦＧ—ＦＢＧ多波长解调方法。 ２解调实验与结果分析 ２．１解调原理 ＬＰＦＧ—ＦＢＧ多波长解调方法原理如图１所示。实验中选择台式ＡＳＥ宽带光源，其输出功率为１６ ｄＢｍ， 光谱范围为１ ５２０ ｎｍ￣ｌ ６１０ ｎｎ＇ｌ；光谱仪型号为ＡＱ６３７５。在实际应用中，不同ＦＢＧ的中心波长相差较大， 以避免中心波长的漂移而发生串扰；ＬＰＦＧ具有较大的带宽，以增加ＦＢＧ的解调数量。 解调原理如下：宽带光源发出的光，经过ＬＰＦＧ后会形成一个透射损耗峰，其通过第一个环形器（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ，ＯＣ）后，一部分光被ＦＢＧ１反射由ＯＣ１输出，另一部分透射光通过ＯＣ２后，一部分光被ＦＢＧ２ 反射再由ＯＣ２输出，另一部分透射光再进入ＯＣ３。以此类推，直到光被ＦＢＧ 反射后通过ＯＣ 输出。ＬＰＦＧ 的透射谱存在着损耗峰，不同中心波长的ＦＢＧ能够反射ＬＰＦＧ透射谱中相应波长的光。当ＦＢＧ受到外界 因素影响，其中心波长发生变化时，由ＯＣ输出的反射光功率也会产生相应的变化。对反射光功率的光电 转换信号首先进行去噪、放大，得到相应的电压值；然后对采集到的电压值进行时域平均；最后通过标定 的方式得到输出电压与ＦＢＧ中心波长的对应关系曲线。ＬＰＦＧ—ＦＢＧ多波长解调原理如图２所示。 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ ｇｄｇｃ 穗ｅ ｃｎ 第４３卷第８期 张燕君，等：长周期光纤光栅．布拉格光纤光栅多波长解调 １５ ＦＢＧ１ ＦＢＧ２ 图１解调方法原理框图 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ 图２ ＬＰＦＧ．ＦＢＧ多波长解调原理 Ｆｉｇ．２ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ＬＰＦＧ ａｎｄ ＦＢＧ 当ＬＰＦＧ所处的外界温度发生变化时，ＬＰＦＧ的传输光谱形状基本不变，只是发生平移，损耗峰幅值 的变化很小¨ ，可以认为ＬＰＦＧ的损耗峰幅值对温度不敏感，但是损耗峰的偏移会使ＦＢＧ反射光强发生明 显的改变；当ＬＰＦＧ受到的压力改变时，ＬＰＦＧ的峰值损耗会发生剧烈改变，ＦＢＧ的反射光强也会发生剧 烈变化。所以在实验中应将ＬＰＦＧ置于２５℃的室温环境中，以保证ＬＰＦＧ的透射谱的稳定性。 由图２可以看出，由于ＦＢＧ１和ＦＢＧ２的中心波长都处于ＬＰＦＧ透射谱范围内。当外界环境稳定时，ＦＢＧ ｘ ｇＥ【ｐ，Ｊ０ ０ ＩＩ１日ｐ ｝０ 和ＦＢＧ２能够反射ＬＰＦＧ透射谱与其中心波长相同的光，反射光功率恒定；当ＦＢＧ１和ＦＢＧ２的中心波长发 生变化时，反射光的波长也会产生变化，相应的反射光功率也会改变。因此可以通过反射光功率的变化对 应出ＦＢＧ中心波长的改变，实现光功率对中心波长的解调。ＬＰＦＧ具有很大的带宽，而ＦＢＧ１和ＦＢＧ２有 较大的波长差，当ＦＢＧ的中心波长发生漂移时，不会造成彼此之间的串扰，因此可以通过一个ＬＰＦＧ实现 对多个中心波长的ＦＢＧ解调。 ２．２实验结果与分析 由于ＦＢＧ的解调结构都是相同的，所以仅对其 中的两个ＦＢＧ进行验证即可。实验中ＦＢＧ１的中心 波长为１ ５５８．２５ ｒｉｍ，３ ｄＢ带宽为０．１６ ｌｌｍ，反射率 为９２．２３％；ＦＢＧ２的中心波长为１ ５６２．３４ ｎｍ，３ ｄＢ 带宽为０．１８ ｎｌＴＩ，反射率为９２．８６％；ＬＰＦＧ的中心 波长为１ ５６０．３５４ｎｍ，３ ｄＢ带宽为１．４６ｎｍ，透射深 度为２４ ｄＢ。将ＬＰＦＧ置于２５℃的室温环境中，为 了模拟ＦＢＧ中心波长的漂移¨ Ｊ，将ＦＢＧ置于温 控箱中，对ＦＢＧ进行升温处理，初始时刻温度为 ３０℃，每次升高１０℃，一直升高到９０℃，记录 ＦＢＧｌ和ＦＢＧ２的波形变化。图３为实验所获得波形 变化图。 由图３可以看出，随着ＦＢＧ１中心波长的增加， 其反射光功率逐渐减小，而ＦＢＧ２随着中心波长的 增加，反射光功率逐渐增大。对ＦＢＧ的反射光进行 表１拟合结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｆｉｔｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ －３ ４４８ ．毒 。５ｏ 一６０ ７０ 一１ ５５７ １ ５５９ ｌ ５６１ １ ５６３ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｎｍ 图３实验所获得波形变化图 Ｆｉｇ ３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ 光电转换，通过标定的方式即可得到不同中心波长 的ＦＢＧ对应的光电转换电压值。利用三次多项式法 Ａａｊ．Ｒ—Ｓｑｕａｒｅ Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ／（％ Ｏ．９９８ ７ １．２８１ ４ Ｏ．９９９ ７ ０．１２８ ６ 对ＦＢＧ不同中心波长对应下的光电转换后的电压 值进行拟合，得到的拟合曲线如图４所示，拟合结果如表１所示。 通过对图４和表１的分析可知，ＦＢＧ１和ＦＢＧ２的中心波长和光电转换后的电压有着很高的拟合度，校 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ；ｇｄｇｃ ８Ｃ ￡ １６ 光电工程 ２０１６年８月 正系数分别为０．９９８ ７和０．９９９ ７，相对误差分别为１．２８１ ４％￣Ｉ１ ０．１２８ ６％。说明ＬＰＦＧ－ＦＢＧ多波长解调方法 可行，利用电压－波长拟合曲线就可以实现对中心波长的解调。两个ＦＢＧ中心波长－电压的对应关系分别为 １＝１ ５６０．７３３ ６５—０．０３７ ２ｘ＋２．０６６ ４１×１０ Ｘ 一４．５６９ １７×１０～ Ｙ２＝１ ５６０．３９１ ８＋０．０１１ ３７ｘ一８．３５８ ３９×１０一 Ｘ ＋５．９１２ ３３×１０一 （４） （５） 童 萤 Ｃｅｎｔｒａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆＦＢＧｔ／ｎｍ Ｃｅｎｔｒａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆＦＢＧＪｎｍ （ａ）ＦＢＧｌ中心波长一电压关系 （ａ）Ｃｅｎｔｅｒ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ。ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆＦＢＧｔ （ｂ）ＦＢＧ２中心波长．电压关系 （ｂ）Ｃｅｎｔｅｒ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆＦＢＧ２ 图４ 中心波长一电压关系 Ｆｉｇ．４ Ｃｅｎｔｅｒ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ—ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆＦＢＧ ＞Ⅲ，鼓舞一０ 由图４可以看出，随着ＦＢＧｌ中心波长的增加，转换后的电压首先急剧减小，几乎呈线陛关系，然后 电压下降幅度逐渐减小，最后电压值几乎不变；而随着ＦＢＧ２的中心波长的增加，光电转换后的电压逐渐 增大，线性度良好。首先对ＦＢＧｌ的这种现象分析： １）ＦＢＧ１的中心波长在１ ５５７．６ ｎｍ￣ｌ ５５９ ｎｍ范围内变化时，ＦＢＧ１反射光功率经光电转后的电压值和 ＦＢＧ的中心波长具有较好的线性关系。ＬＰＦＧ的透射谱在这个区间的损耗均匀增大，当ＦＢＧ１的中心波长 增加的幅度相同时，ＦＢＧ１反射光功率变化量大小近似相同。由于ＦＢＧ１中心波长的变化范围很小，光电二 极管对小范围的波长光谱响应度近乎相同，进而光电转换后的电压大小变化相似，所以此区间ＦＢＧ１的中 心波长和光电转换后电压具有良好的线性关系。 ２）ＦＢＧ１的中心波长在１ ５５９ ｎｍ￣ｌ ５５９．５ ｎｉｎ范围内变化时，随着ＦＢＧ１中心波长的增加，光电转换后 的电压值变化程度明显减弱。当ＦＢＧ１的中心波长为１ ５５９ ｎｌｒｌ时，ＦＢＧ１反射光功率相对较大；但随着ＦＢＧ１ 中心波长的继续增大，ＬＰＦＧ透射谱逐渐趋于最大损耗处，此时ＦＢＧ１能够反射光功率已经很小，所以此区 段才会出现光电转换后电压下降幅度逐渐减小的现象。 ３）ＦＢＧ１的中心波长超过１ ５５９．５ ｎｌｎ时，随着ＦＢＧ中心波长的继续增大，ＦＢＧ１反射光功率已经很小， 当ＦＢＧ１的中心波长再次增加时，ＦＢＧ１反射光功率的变化量也很小，因此电压值的变化量很小。由于环形 器和ＦＢＧ１的连接处也会有少量的光被反射，所以光电转换后的电压值不会趋于零，这些原因共同造成了 此区间内ＦＢＧ１光电转换后电压值几乎不变。 ＦＢＧ２的分析与ＦＢＧ１相类似：ＦＢＧ２的中心波长在１ ５６１．８５ ｎｍ～ｌ ５６３．９５ ｉｌｍ范围内变化时，光电转换 后的电压随ＦＢＧ２中心波长的增加而增大，ＦＢＧ２反射光功率经光电转后的电压值和ＦＢＧ２的中心波长具有 较好的线性关系。 ３结论 本文基于ＬＰＦＧ透射谱的特性，提出了一种基于ＬＰＦＧ透射谱的多波长ＦＢＧ解调方法，并进行了实验 验证。通过对ＬＰＦＧ和ＦＢＧ传感原理的分析可知，光通过ＬＰＦＧ会出现损耗峰，当ＦＢＧ的中心波长发生 漂移，ＦＢＧ反射光功率也会发生相应的变化，进而光电转换后的电压也会发生明显的改变。实验结果表明， 两组ＦＢＧ光电转换后的电压和ＦＢＧ中心波长的拟合曲线都具有很高的拟合度，相对误差分别为１．２８１ ４％ 和０．１２８ ６％，证明电压能够对ＦＢＧ中心波长进行解调，还表明系统能够对多点进行测量。该解调方法系 统结构简单，能够对温度、应力等参数进行多点测量。 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ ９ｄｇｃ 卷￡ ｃｎ 第４３卷第８期 张燕君，等：长周期光纤光栅一布拉格光纤光栅多波长解调 １７ 参考文献： ［１］吴晶，吴晗平，黄俊斌，等．光纤光栅传感信号解调技术研究进展［Ｊ］．中国光学，２０１４，７（４）：５１９—５３１． ＷＵ Ｊｉｎｇ，ＷＵ Ｈａｎｐｉｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｊｕｎｂｉｎ，ｅｔ ａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆＦｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｅｎｓｏｒｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｏｐｔｉｃｓ，２０１４，７（４）：５１９—５３１． ［２］Ｓｃｏｔｔ Ｇｌａｅｓｅｍａｎｎ Ｇ，Ｊａｍｅｓ Ａ Ｓｍｉｔｈ，Ｃｌａｒｋ Ｄ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｏｉｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ ｉｎ ａ ＤＣ Ｍｏｄｕｌｅ Ｕｓｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＬｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｓ０７３３—８７２４），２００５，２３（１１）：３４６１—３４６８． ［３］曹莹，顾铮先．级联长周期光纤光栅和Ｂｒａｇｇ光纤光栅的光学特性［Ｊ］．中国激光，２０１４，７（４）：３卜３８． ＣＡＯ Ｙｉｎｇ，ＧＵ Ｚｈｅｎｇｘｉａｎ．Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｉｅｓ ｏｆ Ｃａｓｃａｄｅｄ Ｌｏｎｇ—Ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｓｅｒｓ，２０１４，７（４）：３卜３８． ［４］沈文杰，赵美蓉，宋乐．基于长周期光栅滤波的光栅解调系统［Ｊ］．激光与红外，２０１２，４２（１）：７２～７５． ＳＨＥＮ Ｗｅｎｊｉｅ，ＺＨＡＯ Ｍｅｉｒｏｎｇ，ＳＯＮＧ Ｌｅ．Ｆｉｌｔｅｒ Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆＦｉｂｅｒＢｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｇｒａｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｌａｓｅｒ ＆Ｉｎｆｒａｒｅｄ，２０１２，４２（１）：７２—７５． 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［９］张明，任建文，陈文，等．光折变长周期波导光栅耦合器的设计和分析［Ｊ］．光学学报，２０１５，３５（３）：０３１３００２． ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ，ＲＥＮ Ｊｉａｎｗｅｎ，ＣＨＥＮ Ｗｅｎ，ｅｔ ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｌｏｎｇ—Ｐｅｒｉｏｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｃｏｕｐｌｅｒ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｏｐｔｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１５，３５（３）：０３１３００２． ［１０］张燕君，谢晓鹏，徐华斌，等．ＷＤＭ与ＯＴＤＲ结合的弱光栅分布式温度传感网络［Ｊ］．光电工程，２０１１，３９（８）：６９—７４． ＺＨＡＮＧ Ｙａ￣ｕｎ，ＸＩＥ Ｘｉａｏｐｅｎｇ，ＸＵ Ｈｕａｂｉｎ，ｅｔ ａ１．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｗｅａｋ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇｓ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ＷＤＭ ａｎｄ ＯＴＤＲ［Ｊ］．Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１ １，３９（８）：６９—７４． ［１１】胡兴柳，梁大开，陆观，等．基于单长周期光纤光栅光谱特性的温度和应变同时区分测量［Ｊ］．光谱学与光谱分析，２０１０， ３Ｏｆ３）：８５ １—８５４． ＨＵ Ｘｉｎｇｌｉｕ，ＬＩＡＮＧ Ｄａｋａｉ，ＬＵ Ｇｕａｎ，ｅｔ ａ１．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｎｇ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ Ｓｔｒａｉｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｇｒａｔｉｎｇ’ｓ Ｓｐｅｃｔｕｍ［ｒＪ］．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ ＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ，２０１０，３０（３）：８５卜８５４． ［１２】张登攀，王增，王永杰．光纤光栅海洋温度传感器的快速响应特性［Ｊ］．光电工程，２０１５，４２（３）：７－１２． ＺＨＡＮＧ Ｄｅｎｇｐａｎ，ＷＡＮＧ Ｊｉｎ，ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇｊｉｅ．Ｆａｓｔ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆＯｃｅａｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｏｐｔｏ·Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，４２（３）：７－１２． ［１３］李英娜，刘江，庄君刚，等．光纤Ｂｒａｇｇ光栅传感器在变压器铁芯测温中的应用［Ｊ］．光电工程，２０１３，４０（４）：１４４—１４９． ＬＩ Ｙｉｎｇｎａ，ＬＩＵ Ｊｉａｎｇ，ＺＨＵＡＮＧ Ｊｕｎｇａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ＦＢＧ Ｓｅｎｓｏｒ ｉｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｃｏｒｅ［Ｊ】．Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，４０（４）：１４４～１４９． ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ ｇｄｇｃ 穗ｅ ｃｎ
