研究目的
提出并实现一种基于非相干光频域反射和混沌激光的超弱光纤光栅高空间分辨率解调方法。
研究成果
该方法可实现空间间隔为10厘米的超弱光纤光栅的位置与波长解调。解调系统精度在16皮米以内。该方法通过采用光谱偏移技术降低了对光源和采样率的要求，将解调系统的空间分辨率提升至10厘米，并实现了长距离解调的可行性。
研究不足
传感系统的空间分辨率仅取决于传感光纤的频率带宽和有效折射率。最后一个光纤布拉格光栅产生的最大时延应小于扫描周期，以防止频率混叠。
1：实验设计与方法选择：
该方法通过频率扫描微波调制DFB激光器输出的单纵模窄线宽光，使其进入光纤光栅（FBGs）并反射。反射光信号经光电二极管转换为电信号后，与原始微波混频产生拍频信号。利用快速傅里叶变换分析拍频以解调位置信息。通过控制DFB激光器在特定波长范围内扫描获取FBGs的波长信息。采用带光学反馈的DFB激光器产生混沌信号以展宽激光线宽，消除FBGs反射光之间的干扰影响。
2：样本选择与数据来源：
样本为超弱光纤光栅（FBGs），数据来源为FBGs的反射信号。
3：实验设备与材料清单：
DFB激光器、光耦合器、环形器、偏振控制器、可调光衰减器、掺铒光纤放大器、带通滤波器、微波信号源、电光调制器、光电探测器、低通滤波器、数据采集卡。
4：实验流程与操作步骤：
混沌输出信号经掺铒光纤放大器（EDFA）放大后，由频率扫描微波信号调制并导入FBG传感阵列，反射信号由光电探测器检测。生成的拍频信号经滤波后由数据采集卡（DAQ）采集，经后处理还原FBGs的位置信息。通过扫描混沌源波长实现对光栅的询问。
5：数据分析方法：
采用快速傅里叶变换分析拍频信号以解调FBGs的位置信息。
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DFB laser
Used as the chaotic source.
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optical coupler
Directs the laser output to the sensing system and back to the laser.
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circulator
Used to direct the optical signal.
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polarization controller
Aligns the polarization of the light with that of the DFB laser.
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variable optical attenuator
Controls the feedback strength.
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erbium-doped fiber amplifier
Amplifies the chaotic output.
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bandpass filter
Rejects the amplified spontaneous emission noise from the EDFA.
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microwave signal source
Generates a frequency-sweeping microwave signal.
-
electro-optical modulator
Modulates the amplified chaotic output.
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photodetector
1.6-GHz
Detects the reflected signal.
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low-pass filter
Filters the generated beat signal.
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data acquisition card
DAQ
Collects the filtered beat signals.
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