在追求微型化与便宜性的同时,新兴的微型光谱仪虽然体积小、价格亲民,但其光谱分辨力仅限于0.1nm,这远远不足以满足FBG传感器精确解调所需的pm级分辨力。为了克服这一限制,本文提出了一种基于F-P可调谐滤波器和波长基准器的插值-相关谱法解调技术。这项技术首先通过线性插值将原始光谱中的两点间增加多个数据点,再利用相关谱法来计算Bragg波长漂移量,有效地抑制了噪声,并实现了高精度测量。
根据Bragg衍射原理,FBG传感器能够将特定范围内的光反射回来,而这范围中心位置即为Bragg波长。当栅距或有效折射率发生变化时,Bragg波长也会随之改变。因此,可以通过监测反射信号中Bragg波长的变化来实现对外界参量(如温度、应变)的实时监测。
然而,由于实际应用中常常存在大量干扰信号,如噪声等,使得峰值检测法难以达到所需的高精度。本文提出的插值-相关谱法则可以通过比较原始频谱和漂移后频谱之间的相似性来获得最终结果,这种方法理论上能够更好地抑制噪声并提高测量精度。
实验结果显示,在采用中心波长为1550nm LED发出的光经过F-P可调谐滤波器后的条件下,该系统能够实现高达1 pm 的分辨力,并且在温度传感实验中,其误差仅为±0.2℃。总结而言,本文提出的插值-相关谱法不仅解决了目前微型光纤传感器无法实现pm级分辨力的问题,而且还大幅提升了其在实际应用中的性能,为现场监测提供了新的可能性。