超長光纖布拉格光柵及分散式感測套用

《超長光纖布拉格光柵及分散式感測套用》是依託深圳大學，由何俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超長光纖布拉格光柵及分散式感測套用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何俊
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

超長光纖布拉格光柵（FBG）在分散式感測方面具有巨大的研究價值和套用前景，是當前國際上光纖感測領域的研究熱點。然而，超長FBG及其分散式感測套用的研究在國內目前還基本處於空白。本項目擬在深圳大學雙光束干涉線上寫制FBG技術的前期研究基礎之上，開展超長光纖布拉格光柵及分散式感測套用的研究，包括：搭建超長FBG的寫制系統，即紫外雙光束干涉條紋同步寫入裝置；研究超長FBG的設計、製作和測試；研究超長FBG的光頻域反射（OFDR）解調技術；實驗研究基於超長FBG的分散式應變和溫度感測。最終研製出光柵長度1 m、頻寬＜5 pm的高質量超長FBG樣品和空間解析度＜1 mm的OFDR分散式波長解調系統樣機。本項目的研究有利於填補相關領域的空白，最終實現一種新穎的、並具有實用化前景的超長光纖布拉格光柵及相應的分散式應變和溫度感測系統。

結題摘要

超長光纖布拉格光柵（FBG）在高空間解析度分散式感測方面具有巨大的研究價值和套用前景，是當前國際上光纖感測領域的研究熱點。本項目開展了超長FBG及分散式感測套用的研究，具體研究內容包括：（1）搭建了超長FBG寫制系統，即紫外雙光束干涉條紋同步寫入裝置，實現了紫外干涉條紋的相位調製及光纖的同步運動控制；（2）研究了超長FBG的設計、製備和測試，採用耦合模理論和傳輸矩陣法設計了超長光柵，搭建了基於可調諧雷射器的超長FBG測試系統，深入研究了超長FBG的製備工藝和測試方法；（3）研究了超長FBG 的分散式波長解調技術，即光頻域反射（OFDR）解調技術，最佳化了系統噪聲和解調算法；（4）實驗研究了基於超長FBG 的分散式應變感測技術和分散式應變溫度感測技術。本項目通過對光纖光柵製備裝置中的運動控制系統和相位調製系統進行了最佳化設計，解決了紫外雙光束干涉條紋的高精度同步控制問題；通過最佳化超長光纖光柵的製備工藝，在普通的單模光纖中實現了超長、無啁啾、相位連續的一維弱折射率調製；基於OFDR技術和系統噪聲抑制，實現了超長連續光纖光柵的分散式波長解調，同時具備了高空間解析度（1 mm）和高波長解析度（1 pm）。本項目最終研製出光柵長度為1 m、頻寬＜5 pm 的高質量超長FBG和空間解析度＜1 mm 的OFDR分散式波長解調系統。本項目發表學術論文28篇（其中，SCI收錄國際期刊論文15篇，EI收錄國際會議論文13篇）；申請中國發明專利5項（公布實審），授權實用新型專利7項；合作培養博士研究生1名、碩士研究生4名。本項目實現了一種新穎的、並具有實用化前景的超長光纖布拉格光柵及相應的分散式溫度應變感測系統，有望在航空航天、精密機械、電力設備、醫療儀器等領域取得套用。