自1978年，加拿大的Hill等人首次在摻鍺石英中發現光敏現象並采用駐波法製造出世界上第一根光纖光柵和1989年美國的Melt等人實現了光纖Bragg光柵（FBG）的UV側(ce) 麵寫(xie) 入技術以來，光纖光柵的製造技術不斷完善，人們(men) 對光纖光柵在方麵的研究變得更為(wei) 廣泛和深入。光纖光柵具有一般傳(chuan) 感器抗電磁幹擾、靈敏度高、尺寸小、重量輕、成本低，適於(yu) 在高溫、腐蝕性等環境中使用的優(you) 點外，還具有本征自相幹能力強和在一根光纖上利用複用技術實現多點複用、多參量分布式區分的獨特優(you) 勢。故光纖光柵傳(chuan) 感器已成為(wei) 當前傳(chuan) 感器的研究熱點。由光源、光纖光柵傳(chuan) 感器和信號解調係統為(wei) 主構成的光纖光柵係統如何能夠在降低成本、提高測量精度、滿足實時測量等方麵的前提下，使各部分達到最優(you) 匹配，滿足光纖光柵傳(chuan) 感係統在現代化各個(ge) 領域實用化的需要也是研究人員重點考慮的問題。

　　本文對光纖光柵傳(chuan) 感係統進行了介紹，對光纖光柵係統的寬帶光源進行了說明，重點分析了光纖光柵傳(chuan) 感器的傳(chuan) 感原理及如何區分測量技術，對信號常用的信號解調方法進行了總結，最後，提出為(wei) 適應未來的需要對係統各部分的優(you) 化措施。

　　1 光纖光柵傳(chuan) 感係統

　　光纖光柵傳(chuan) 感係統主要由寬帶光源、光纖光柵傳(chuan) 感器、信號解調等組成。寬帶光源為(wei) 係統提供，光纖光柵傳(chuan) 感器利用光源的光波感應外界被測量的信息，外界被測量的信息通過信號解調係統實時地反映出來。

　　1．1 光 源

　　光源性能的好壞決(jue) 定著整個(ge) 係統所送光信號的好壞。在光纖光柵傳(chuan) 感中，由於(yu) 傳(chuan) 感量是對波長編碼，光源必須有較寬的帶寬和較強的輸出與(yu) 穩定性，以滿足分布式傳(chuan) 感係統中多點多參量測量的需要。光纖光柵傳(chuan) 感係統常用的光源的有，LD和摻雜不同濃度、不同種類的稀土離子的光源。有較寬的帶寬，可達到幾十個(ge) 納米，有較高的可靠性，但光源的輸出功率較低，且很難與(yu) 單模。LD光源具有單色性好、相幹性強、功率高的特點。但LD光譜的穩定性差（4×10-4／℃）。因此，這2種光源自身的缺點製約了它們(men) 在光傳(chuan) 感中的應用。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。現在C波段摻鉺光源已經研製成功並使用，隨著中對容量和速度的要求及分布式密集布點對光源帶寬要求，L波段的研究越來越重要。有研究者提出C+L波段的研製方案以提高光源的帶寬和功率。摻鉺光源在溫度穩定性方麵比光源提高2個(ge) 數量級，同時，能提供較高的功率、寬的帶寬和較長的使用壽命，因此，可以擴大光纖光柵傳(chuan) 感器的測量範圍，提高檢測的信噪比。

　　1．2 光纖光柵傳(chuan) 感器

　　光纖光柵傳(chuan) 感器可以實現對溫度、應變等物理量的直接測量。由於(yu) 光纖光柵波長對溫度與(yu) 應變同時敏感，即溫度與(yu) 應變同時引起光纖光柵耦合波長，使得通過測量光纖光柵耦合波長移動無法對溫度與(yu) 應變加以區分。因此，解決(jue) 交叉敏感問題，實現溫度和應力的區分測量是傳(chuan) 感器實用化的前提。通過一定的技術來測定應力和溫度變化來實現對溫度和應力區分測量。這些技術的基本原理都是利用兩(liang) 根或者兩(liang) 段具有不同溫度和應變響應靈敏度的光纖光柵構成雙光柵溫度與(yu) 應變傳(chuan) 感器，通過確定2個(ge) 光纖光柵的溫度與(yu) 應變響應靈敏度係數，利用2個(ge) 二元一次方程解出溫度與(yu) 應變。區分測量技術大體(ti) 可分為(wei) 兩(liang) 類，即，多光纖光柵測量和單光纖光柵測量。

　　多光纖光柵測量主要包括混合FBG/長周期光柵（long period grating）法、雙周期光纖光柵法、光纖光柵／F-P腔集成複用法、雙FBG重疊寫(xie) 入法。各種方法各有優(you) 缺點。FBG／LPG法解調簡單，但很難保證測量的是同一點，精度為(wei) 9×10-6，1.5℃。雙周期光纖光柵法能保證測量位置，提高了測量精度，但光柵強度低，信號解調困難。光纖光柵／F-P腔集成複用法傳(chuan) 感器溫度穩定性好、體(ti) 積小、測量精度高，精度可達20×10-6，1℃，但F-P的腔長調節困難，信號解調複雜。雙FBG重疊寫(xie) 入法精度較高，但是，光柵寫(xie) 入困難，信號解調也比較複雜。

　　單光纖光柵測量主要包括用不同聚合物材料封裝單光纖光柵法、利用不同的FBG組合和預製應變法等。用聚合物材料封裝單光纖光柵法是利用某些有機物對溫度和應力的響應不同增加光纖光柵對溫度或應力靈敏度，克服交叉敏感效應。這種方法的製作簡單，但選擇聚合物材料困難。利用不同的FBG組合法是把光柵寫(xie) 於(yu) 不同折射率和溫度敏感性或不同溫度響應靈敏度和摻雜材料濃度的2種光纖的連接處，利用不同的折射率和溫度靈敏性不同實現區分測量。這種方法解調簡單，且解調為(wei) 波長編碼避免了應力集中，但具有損耗大、熔接處易斷裂、測量範圍偏小等問題。預製應變法是首先給光纖光柵施加一定的預應變，在預應變的情況下將光纖光柵的一部分牢固地粘貼在懸臂梁上。應力釋放後，未粘貼部分的光纖光柵形變恢複，其中心反射波長不變；而粘貼在懸臂梁上的部分形變不能恢複，從(cong) 而導致了這部分光纖光柵的中心反射波長改變，因此，這個(ge) 光纖光柵有2個(ge) 反射峰，一個(ge) 反射峰（粘貼在懸臂梁上的部分）對應變和溫度都敏感；另一個(ge) 反射峰（未粘貼部分）隻對溫度敏感，通過測量這2個(ge) 反射峰的波長漂移可以同時測量溫度和應變。#p#分頁標題#e#