在追逐科学精度的赛道上,微型光谱仪虽小且便宜,却如同一匹力不从人的小马驹,它们的光谱分辨力仅有0.1nm之多,远未能触及FBG解调所需的pm级精度。为此,我们必须跨出传统之巅,寻觅更高效、更精确的方法。
我们的研究指向了基于F-P可调谐滤波器和波长基准器,这是一次重大突破。在这个新系统中,我们采用插值-相关谱法来处理数据。这一方法巧妙地利用线性插值将原始光谱中的点数增至每相邻两点之间增加12个点,从而极大提高了光谱分辨率。
理论分析表明,当我们使用这种插值-相关谱法时,其信噪比会随着采样点数的增加而显著提升。实验结果也证明了这一理念,在没有任何额外条件的情况下,该方法可以实现Bragg波长漂移量测量达到pm级别的精度。
为了验证这一技术,我们进行了一系列实验。首先,我们设计了一种装置,将中心波长为1550nm的LED发出的光经过3dB耦合器后进入FBG,再通过F-P可调谐滤波器和DSP实现插值-相关谱法解调。在这整个过程中,我们还加入了一个固定波长参考FBG作为温度变化的一种补偿措施,以确保测量结果更加准确无误。
实验结果显示,当我们使用峰值检测法时,其标准差达到了0.04241nm;而在没有进行插值的情况下使用相关谱法,其标准差则是0nm;但当我们结合线性插值和相关谱法时,其标准差降至了令人惊叹的小到难以察觉的地步,即仅为0.00214nm。这表明,不论是在理论还是实践上,都存在一种不可忽视的事实:即使在最复杂的情形下,只要能够恰当地运用算术技巧,就有可能揭开隐藏于混沌中的真理。
最后,我们对该技术进行了一系列温度传感实验,并得出了结论:通过这种创新技术,可以实现对Bragg波长漂移量测量的一个新的高度水平,即±0.2℃。这项工作不仅拓宽了物理学领域对于微观现象探索的手段,也为未来许多应用领域提供了解决方案,为科学家们展示了一条通往新知识宝库的大门。此刻,让我们一起踏上这场探索未知世界的大冒险!