應用
遙感
FBG傳感器(qì)合成
溫度，應力和(hé)應變傳感
土木工程，如橋梁，管道(dào)，結構
多(duō)方向數(shù)據傳感
綜述
光纖環形鏡配置已應用到各個(gè)方面中，其中一個(gè)重要的應用是傳感。在光纖環形鏡中插入光纖布拉格光栅（FBG）後，可(kě)利用環形鏡的切換功能來(lái)增強傳感和(hé)訪問能力。寬帶LED或白光源照進FBG環形鏡，可(kě)以在FBG中心波長處産生(shēng)連續波（CW）光信号，這種光信号可(kě)以通(tōng)過控制(zhì)環路內(nèi)的移相器(qì)從環路的兩側進行(xíng)訪問。CW光波長随FBG的環境條件（包括溫度，應力和(hé)應變）而變化。
FBG環形鏡傳感器(qì)布局
優點
FBG光纖環形鏡傳感器(qì)可(kě)用于任何遠程位置不同參數(shù)的檢測，并可(kě)通(tōng)過單模光纖傳輸感應數(shù)據。
通(tōng)過控制(zhì)移相器(qì)的相位，可(kě)以從傳輸系統的兩側訪問所檢測的數(shù)據。
OptiSystem軟件允許用戶研究FBG光纖環形鏡傳感器(qì)中不同參數(shù)對整體(tǐ)性能的影(yǐng)響。
使用OptiSystem軟件可(kě)以進行(xíng)FBG參數(shù)合成。
仿真說明(míng)
圖1顯示了用于在OptiSystem中進行(xíng)FBG光纖環形鏡傳感器(qì)數(shù)值仿真的布局。低(dī)成本寬帶LED可(kě)用于探測傳感器(qì)。 LED燈光通(tōng)過一個(gè)循環器(qì)和(hé)一個(gè)3-dB光纖耦合器(qì)在兩個(gè)方向上(shàng)發射到環路中。 FBG在其定義的帶寬和(hé)中心頻率內(nèi)，反射環路每個(gè)方向上(shàng)的光信号。 FBG還(hái)允許傳輸其帶寬之外的光信号，且不改變它們的傳播方向。一旦反射和(hé)傳輸的場(chǎng)返回到3-dB光纖耦合器(qì)的輸出端口，它們就會(huì)加強，消減或部分地幹擾，這取決于3-dB光纖耦合器(qì)的每個(gè)輸出端口處的兩個(gè)場(chǎng)之間(jiān)的相位差。如果兩個(gè)場(chǎng)之間(jiān)的相位差為(wèi)0°，則光信号将通(tōng)過環路傳輸并出現在3-dB光纖耦合器(qì)的另一個(gè)輸入端口（标記為(wèi)2）。但(dàn)是，如果兩個(gè)場(chǎng)之間(jiān)的相位差為(wèi)180°，則光信号被反射回3dB光纖耦合器(qì)的輸入端口（标記為(wèi)1）。任何其他相位差都會(huì)導緻光信号出現在兩個(gè)端口上(shàng)。當相移等于180°或0°時(shí)，反射或透射的産生(shēng)的光信号是以FBG中心頻率（1550nm）為(wèi)中心的連續波（CW），其20dB線寬為(wèi)90GHz（0.72nm），如圖2所示。
圖1.仿真的FBG光纖環形鏡布局
當感測位置處的環境條件改變或應力和(hé)應變施加到光纖布拉格光栅時(shí)，FBG物理(lǐ)條件改變并影(yǐng)響其中心布拉格波長。 結果是産生(shēng)的CW光信号中心波長變化。 可(kě)以從傳感器(qì)位置遠程監測中心波長的漂移。
圖2.相移設備設置為(wèi)0°時(shí)發送的CW信号
圖3顯示了當相移器(qì)設置為(wèi)0°時(shí)，由于感測位置處的溫度變化導緻光栅布拉格波長的變化而在反射端口處測量的CW光信号。 在仿真時(shí)，FBG的溫度範圍從0℃變為(wèi)100℃。
圖3.薄矩形單元對方向角的響應
仿真工具可(kě)用于合成現實生(shēng)活中部署的FBG光栅的實際參數(shù)。 這可(kě)以在傳感系統的安裝和(hé)測試階段完成。 然後，通(tōng)過比較測量的CW光信号的中心波長和(hé)合成的FBG參數(shù)的仿真結果，可(kě)以将合成的FBG用于實際傳感系統的分析階段。
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