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光纤可调F-P滤波器频率响应特性的实验研究*

2012-08-15余有龙王雪微

光学仪器 2012年6期
关键词:信号

王 浩,余有龙,王雪微

(合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥 230009)

引 言

光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器具有质量轻、灵敏度高、抗干扰、易于复用成网等优点,而广受关注[1-2]。该传感器的信号采用波长编码,现有的解调技术主要有干涉法[3]、滤波法[4]和色散法[5]。其中可调Fabry-Perot(F-P)滤波解调技术,是通过波长扫描,确定FBG反射光透过滤波器后峰值对应的波长(即布喇格波长)所对应的驱动电压,利用两者的对应关系,反演算出传感量的变化[6]。现有的可调滤波器均采用压电陶瓷(PZT)驱动,PZT的蠕变以及迟滞效应会造成滤波器透过波长与驱动电压间呈非线性变化关系[7],同时PZT驱动频率的变化也会使滤波器透射波长发生改变,从而会影响解调精度。针对PZT非线性对解调精度的影响,有学者提出了多项式拟合[8]、参考光栅[9]、F-P标准具[10]等方法加以改进。而对于PZT频率响应特性(简称频响特性)对滤波解调结果的影响至今尚未见报道。

现借助可调光纤F-P滤波器对固定的激光输出进行波长扫描,并改变滤波器的驱动频率,通过观测输出脉冲,获得可调滤波器频响特性的实验结果。

1 原 理

根据多光束干涉原理,F-P滤波器的透射率[11]

式(1)中,It和Iin分别是滤波器的透射和入射光强,h为腔长,λ为真空中光波长,n为腔内介质的折射率,k为反射膜的插入损耗,无损耗时为精细度,R为端面反射率。

平行光束垂直入射到全光纤可调F-P滤波器时,光在腔中往返光程Δ满足下述等式时,T取得最大值,即

式(2)中,m为干涉条纹的级次。……

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