光纤法布里_珀罗腔传感器双波长解调法及波长优化设计.pdf

第25卷第10期光学学报Vol.25,No.10

2005年10月ACTAOPTICASINICAOctober,2005

文章编号:0253-2239(2005)10-1297-5

光纤法布里珀罗腔传感器双波长解调法及
波长优化设计*

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王婷婷王鸣李明陆敏
(南京师范大学物理科学与技术学院光电技术省重点实验室,南京210097)

摘要:提出了光纤法布里珀罗(F-P)腔传感器的双通道双波长解调方法,并在此基础上建立了传感器的实验解
调系统。理论分析与实验研究了双波长法解调光纤法布里珀罗腔传感器的基本原理,证明了双波长双通道解调
法可以补偿传感器光网中和波长无关的变动引起的误差。根据已知的法布里珀罗腔传感器初始腔长和腔两端面
反射率,从腔长变化的动态范围、线性、灵敏度等方面考虑,对工作波长以及线宽进行了优化设计。对双波长双通
道解调系统进行了实验和数据分析,经最小二乘法拟合后的线性拟合度达到98.35%。实验结果表明:该方法可满
足解调光纤法布里珀罗腔传感器在灵敏度、响应速度以及稳定度上的要求。
关键词:导波与光纤光学;光纤传感器;法布里珀罗腔;双波长双通道;波长优化设计
中图分类号:TN253文献标识码:A

Dua-lWavelengthDemodulationandWavelengthOptimizationforOptical
FiberFabry-PÜrotSensor

WangTingtingWangMingLiMingLuMin
(ProvincialKeyLabofOpto-ElectronicTechnology,SchoolofPhysicalScienceandTechnology,
NanjingNormalUniversity,Nanjing210097)

Abstract:AtechniquefordemodulatingthefiberFabry-PÜrot(F-P)cavitysensorispresentedbasedonthedua-l
pathanddua-lwavelengthdemodulationprinciple.Thedua-lpathsensorsystemisconstructed.Theoreticalanalysis,
simulationcalculationsandexperimentalresultofthedua-lpathanddua-lwavelengthdemodulationF-Pcavitysensor
arepresented.Itisprovedthatthemethodcaneliminateerrorsresultingfromwavelength-independentvariationsin
thefiberinterconnectedtothesensor.Accordingtotheknowninitialcavitylengthandreflectivity,twooperating
wavelengthsandtheirbandwidthsaredeterminedbyoptimalparameterselection.Afterleastsquarefitting,the
relatedlinearregressioncoefficientoftheexperimentalresultis98.35%.Theexperimentalresultsshowthatthe
methodcansatisfythedemandsofsensitivity,responsespeedandstabilityatthesametime.
Keywords:guidedwaveandfiberoptics;opticalfibersensors;Fabry-PÜrotcavity;dua-lwavelengthanddua-l
path;wavelengthoptimization

1引言而多用于高温、易燃易爆、强电磁干扰等恶劣环
[3]
随着现代测量技术的发展,光纤传感器越来越境。基于光纤法布里珀罗腔的传感器的研究目
受到人们的重视[1,2]。光纤法布里珀罗腔(F-P腔)前主要集中于光波长调制法的研究,这些方法虽然
传感器相对于其他光纤传感器具有测量精度高、响消除了光强度调制法带来的受外界干扰大、工作点
应频带宽、微型、抗强电磁干扰、便于遥测等优点,因难控制等限制,但它的灵敏度低而且还需要非常复

*江苏省高技术研究计划项目(BG2003024)资助课题。
作者简介:王婷婷(1979~),女,江苏南通人,南京师范大学物理科学与技术学院硕士研究生,主要从事光纤传感的研究。
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