《可高效利用光譜資源的高精度高速光譜解調技術研究》是依託天津大學，由王肇穎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：可高效利用光譜資源的高精度高速光譜解調技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王肇穎
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現代智慧型光纖感測網中的光譜解調技術除了要高速、高精度提取感測數據，還要兼顧網路延拓性和強生存能力，實現光譜資源共享和動態分配。現有技術難以兼顧上述要求。本項目研究高效利用譜資源的高速高精度光解調新方法，特點為：①解調速度成倍提高：用多波長光源的N個梳狀譜把採樣頻帶分成N－1段，再由射頻電信號驅動電光器件對各段光譜同步掃描採樣，解調速度提高N－1倍；②射頻電控掃描精度高、重複性好：完全脫離傳統的機械掃描，解調精度提高時對器件的要求不升反降；③實時轉換光譜數據格式，光譜利用率高：用高速回響的電吸收調製器，將感測子鏈路採樣得到的各幀梳狀譜信號，實時轉換為單一波長上的時分復用信號，進入網路匯流排傳輸，節省出的譜資源由同一匯流排上其他子鏈路共享並動態分配。最終實現十幾nm波長範圍內，以百 kHz光譜掃描頻率、亞pm波長解析度為標誌的先進、全面的光解調，迎合感測網光解調方式統一化和譜資源利用智慧型化的需求。
結題摘要
現代智慧型光纖感測網中的光譜解調技術除了要高速、高精度提取感測數據，還要兼顧網路延拓性和強生存能力，實現光譜資源共享和動態分配。現有技術難以兼顧上述要求。項目研究了一種能靈活高效利用光譜資源的高精度高速光譜解調新方法。用多波長光源的N 個梳狀譜把採樣頻帶分成N－1 段，再由射頻電信號驅動電光器件對各段光譜同步掃描採樣，解調速度提高N－1 倍，在常用光纖感測光譜範圍內獲得~200KHz 水平的掃描頻率，波長解析度達到亞pm 量級，並在10MHz-20GHz範圍內任意可調；研究了對N只DFB雷射器並聯輸出的梳狀載波進行並行掃頻實驗，實現3個DFB種子光的並行掃頻，獲得掃頻光譜平坦度±1.5dBm、掃頻範圍3nm內掃頻速率200kHz、線性度0.99991的掃頻輸出；實現4個DFB並聯，掃頻步長為20pm時的四波長並行階躍掃頻輸出，光譜平坦度為±2.65dB，掃頻範圍為1.6nm，掃描頻率為133.3kHz。利用掃頻光源對FBG分別進行了溫度感測、靜態應變感測和動態應變感測的光譜信息採集和解調，實現 FBG應變靈敏度1.566 pm/μ，中心波長隨應力變化線性度0.99944；溫度靈敏度為10.004pm/°C，溫度線性度0.99946；實現了對FBG高頻振動的實時測量，獲得5Hz~11kHz動態應變的解調結果，並測得瞬時回響時間約25s的頻率突變；對感測鏈路中級聯的多隻FBG並行進行溫度、應變感測的光譜信息採集和解調，實現光源掃頻步長為0.04nm和0.02nm時，分別獲得了平均溫度靈敏度10.055±0.005pm/℃，線性度0.99789和平均靜態應變靈敏度係數1.614±0.002pm/με，線性度0.9975的感測解調結果。對採樣得到的光譜數據，再利用用高速回響的電吸收調製器，將感測子鏈路採樣得到的各幀波分復用信號，實時轉換為單一波長上的時分復用信號，實驗實現有效信號工作波長範圍可達到45nm，為感測網組網提供了統一、高效且靈活的光譜解調新方法。項目研究的光源及其光譜分段採樣技術，同時兼具了寬光譜範圍、分段採樣、掃頻速率高、解析度高、線性度高等優勢，可以同時滿足不同物理量的感測要求，能夠統一各種異構感測器的光解調方法。項目研究的光譜數據格式實時轉換，能夠實現組網時各個子鏈路共用相同的光譜資源，並實時動態最佳化調配光譜資源，有可能套用於未來的智慧型光纖感測網中。
