應用
遙感
FBG傳感器合成
溫度，應力和應變傳感
土木工程，如橋梁，管道，結構
多方向數據傳感
綜述
光纖環(huán)形鏡配置已應用到各個(gè)方面中，其中一個(gè)重要的應用是傳感。在光纖環(huán)形鏡中插入光纖布拉格光柵（FBG）后，可利用環(huán)形鏡的切換功能來(lái)增強傳感和訪(fǎng)問(wèn)能力。寬帶LED或白光源照進(jìn)FBG環(huán)形鏡，可以在FBG中心波長(cháng)處產(chǎn)生連續波（CW）光信號，這種光信號可以通過(guò)控制環(huán)路內的移相器從環(huán)路的兩側進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。CW光波長(cháng)隨FBG的環(huán)境條件（包括溫度，應力和應變）而變化。
FBG環(huán)形鏡傳感器布局
優(yōu)點(diǎn)
FBG光纖環(huán)形鏡傳感器可用于任何遠程位置不同參數的檢測，并可通過(guò)單模光纖傳輸感應數據。
通過(guò)控制移相器的相位，可以從傳輸系統的兩側訪(fǎng)問(wèn)所檢測的數據。
OptiSystem軟件允許用戶(hù)研究FBG光纖環(huán)形鏡傳感器中不同參數對整體性能的影響。
使用OptiSystem軟件可以進(jìn)行FBG參數合成。
仿真說(shuō)明
圖1顯示了用于在OptiSystem中進(jìn)行FBG光纖環(huán)形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。 LED燈光通過(guò)一個(gè)循環(huán)器和一個(gè)3-dB光纖耦合器在兩個(gè)方向上發(fā)射到環(huán)路中。 FBG在其定義的帶寬和中心頻率內，反射環(huán)路每個(gè)方向上的光信號。 FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號，且不改變它們的傳播方向。一旦反射和傳輸的場(chǎng)返回到3-dB光纖耦合器的輸出端口，它們就會(huì )加強，消減或部分地干擾，這取決于3-dB光纖耦合器的每個(gè)輸出端口處的兩個(gè)場(chǎng)之間的相位差。如果兩個(gè)場(chǎng)之間的相位差為0°，則光信號將通過(guò)環(huán)路傳輸并出現在3-dB光纖耦合器的另一個(gè)輸入端口（標記為2）。但是，如果兩個(gè)場(chǎng)之間的相位差為180°，則光信號被反射回3dB光纖耦合器的輸入端口（標記為1）。任何其他相位差都會(huì )導致光信號出現在兩個(gè)端口上。當相移等于180°或0°時(shí)，反射或透射的產(chǎn)生的光信號是以FBG中心頻率（1550nm）為中心的連續波（CW），其20dB線(xiàn)寬為90GHz（0.72nm），如圖2所示。
圖1.仿真的FBG光纖環(huán)形鏡布局
當感測位置處的環(huán)境條件改變或應力和應變施加到光纖布拉格光柵時(shí)，FBG物理條件改變并影響其中心布拉格波長(cháng)。 結果是產(chǎn)生的CW光信號中心波長(cháng)變化。 可以從傳感器位置遠程監測中心波長(cháng)的漂移。
圖2.相移設備設置為0°時(shí)發(fā)送的CW信號
圖3顯示了當相移器設置為0°時(shí)，由于感測位置處的溫度變化導致光柵布拉格波長(cháng)的變化而在反射端口處測量的CW光信號。 在仿真時(shí)，FBG的溫度范圍從0℃變?yōu)?00℃。
圖3.薄矩形單元對方向角的響應
仿真工具可用于合成現實(shí)生活中部署的FBG光柵的實(shí)際參數。 這可以在傳感系統的安裝和測試階段完成。 然后，通過(guò)比較測量的CW光信號的中心波長(cháng)和合成的FBG參數的仿真結果，可以將合成的FBG用于實(shí)際傳感系統的分析階段。
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