自1978年，加拿大的Hill等人首次在摻鍺石英光纖中發(fā)現(xiàn)光敏現(xiàn)象并采用駐波法制造出世界上第一根光纖光柵和1989年美國(guó)的Melt等人實(shí)現(xiàn)了光纖Bragg光柵(FBG)的UV激光側(cè)面寫入技術(shù)以來，光纖光柵的制造技術(shù)不斷完善，人們對(duì)光纖光柵在光傳感方面的研究變得更為廣泛和深入。光纖光柵傳感器具有一般傳感器抗電磁干擾、靈敏度高、尺寸小、重量輕、成本低，適于在高溫、腐蝕性等環(huán)境中使用的優(yōu)點(diǎn)外，還具有本征自相干能力強(qiáng)和在一根光纖上利用復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)用、多參量分布式區(qū)分測(cè)量的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。故光纖光柵傳感器已成為當(dāng)前傳感器的研究熱點(diǎn)。由光源、光纖光柵傳感器和信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)為主構(gòu)成的光纖光柵系統(tǒng)如何能夠在降低成本、提高測(cè)量精度、滿足實(shí)時(shí)測(cè)量等方面的前提下，使各部分達(dá)到最優(yōu)匹配，滿足光纖光柵傳感系統(tǒng)在現(xiàn)代化各個(gè)領(lǐng)域?qū)嵱没男枰彩茄芯咳藛T重點(diǎn)考慮的問題。
本文對(duì)光纖光柵傳感系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，對(duì)光纖光柵系統(tǒng)的寬帶光源進(jìn)行了說明，重點(diǎn)分析了光纖光柵傳感器的傳感原理及如何區(qū)分測(cè)量技術(shù)，對(duì)信號(hào)常用的信號(hào)解調(diào)方法進(jìn)行了總結(jié)，最后，提出為適應(yīng)未來的需要對(duì)系統(tǒng)各部分的優(yōu)化措施。
1、光纖光柵傳感系統(tǒng)
光纖光柵傳感系統(tǒng)主要由寬帶光源、光纖光柵傳感器、信號(hào)解調(diào)等組成。寬帶光源為系統(tǒng)提供光能量，光纖光柵傳感器利用光源的光波感應(yīng)外界被測(cè)量的信息，外界被測(cè)量的信息通過信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地反映出來。
1.1 光 源
光源性能的好壞決定著整個(gè)系統(tǒng)所送光信號(hào)的好壞。在光纖光柵傳感中，由于傳感量是對(duì)波長(zhǎng)編碼，光源必須有較寬的帶寬和較強(qiáng)的輸出功率與穩(wěn)定性，以滿足分布式傳感系統(tǒng)中多點(diǎn)多參量測(cè)量的需要。光纖光柵傳感系統(tǒng)常用的光源的有LED，LD和摻雜不同濃度、不同種類的稀土離子的光源。LED光源有較寬的帶寬，可達(dá)到幾十個(gè)納米，有較高的可靠性，但光源的輸出功率較低，且很難與單模光纖耦合。LD光源具有單色性好、相干性強(qiáng)、功率高的特點(diǎn)。但LD光譜的穩(wěn)定性差(4×10-4/℃)。因此，這2種光源自身的缺點(diǎn)制約了它們?cè)诠鈧鞲兄械膽?yīng)用。摻雜不同種類、不同濃度的稀土離子的光源研究最廣泛的是摻鉺光源?，F(xiàn)在C波段摻鉺光源已經(jīng)研制成功并使用，隨著光通信中對(duì)通信容量和速度的要求及分布式光纖傳感密集布點(diǎn)對(duì)光源帶寬要求，L波段的研究越來越重要。有研究者提出C+L波段的研制方案以提高光源的帶寬和功率。摻鉺光源在溫度穩(wěn)定性方面比半導(dǎo)體光源提高2個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)，能提供較高的功率、寬的帶寬和較長(zhǎng)的使用壽命，因此，可以擴(kuò)大光纖光柵傳感器的測(cè)量范圍，提高檢測(cè)的信噪比。
