参考文献：

光纤光栅：

http://vision.lusterinc.com/episteme/article_2127.html

http://vision.lusterinc.com/episteme/article_2128.html

http://vision.lusterinc.com/episteme/article_2129.html

FP滤波器：

http://wenku.baidu.com/link?url=o-CBVBUbon4yQ-4RzFrIq7fWUs84chp-jmFSPKgNHzTZBonhUcsaihbGALDz4IRxORkVi-1yUqvVtu0rvhRGQGU3RfzeJLDNGG-pCyxEgDK

1.        定义 --分类

光纤光栅作用相当于一个透射或反射式的窄带滤波器。

布拉格光栅（FBG、短周期、反射式）和长周期光栅（透射式）

2.        光纤布拉格光栅（FBG）传感器 原理

FBG的周期较小（光栅周期Λ<1μm），其基本特性表现为一个反射式的光学滤波器，反射谱宽200～300pm，布拉格反射波长，λ_B=2n_effΛ。当FBG所处环境的温度、应力、应变或其它物理量发生变化时，光栅周期或纤芯折射率将发生变化，从而使反射光的波长发生变化。通过测量反射光波长的变化，就可以获得待测物理量的变化情况。

3.  ; 光纤光栅传感系统

        光纤光栅传感系统种类繁多，但是其核心技术都包括信号解调和传感器复用两部分。下面我们简单介绍一下光纤光栅波长解调技术和光纤光栅传感器复用技术。

3.1 光纤光栅波长解调技术

1）光纤FP滤波器检测法

        图1是采用光纤FP滤波器的光纤光栅波长解调系统的示意图。宽带光源发出的光经过耦合器入射到光纤光栅传感器阵列（每个光纤光栅传感器具有不同的反射波长），被各光纤光栅反射，经过耦合器后传输到FP滤波器。给FP滤波器加锯齿波电压，使其工作在扫描状态下，滤波器的FP腔长周期性变化，从而使透射波长周期性变化。当FP滤波器的透射波长扫过某一个光纤光栅的反射波长时，该反射光得以通过滤波器，被光探测器接收。也就是说，当探测器探测到光信号时，滤波器的透射波长即为光纤光栅的反射波长。FP滤波器的调谐精度较高，但FP滤波器的腔长通常采用压电陶瓷来驱动，透射波长与驱动电压之间没有很好的对应关系，需要使用气体吸收室或标准具来对波长进行标定，才能够得到滤波器透射的精确波长。

        图2是另外一种采用FP滤波器的光纤光栅解调系统的示意图。当滤波器的透射波长与某一个光纤光栅的反射波长一致时，探测器探测不到光信号，在其他情况下，探测器均能探测到光信号。也就是说，当探测器探测到的光信号消失时，滤波器的透射波长即为光纤光栅的反射波长。

图1、采用光纤FP滤波器的光纤光栅波长解调系统

图2、另一种采用光纤FP滤波器的光纤光栅波长解调系统

2）可调激光器检测法

        图3是采用可调激光器的光纤光栅波长解调系统的示意图，原理与可调滤波器的方案基本相同。可调激光器的波长精确可调，取代了宽带光源、可调滤波器、标准具或气体吸收室的作用。

图3、采用可调激光器的光纤光栅波长解调系统

3）扫描激光器检测法

        如图4所示，扫描激光器发出连续扫描的激光经过隔离器后入射到光纤光栅传感器阵列（每个传感器反射波长不同），经过传感器后被光探测器探测。当光探测器未探测到入射光信号时，根据此时扫描激光器的输出波长，就能够得到与之对应的传感器以及传感器测量的物理量（温度、应力）变化。美国GP公司的扫描激光器WSL-001，能够覆盖1550nm附近120-150nm的光谱范围，以最高达到16kHz的频率扫描。能够串接更多的传感器数量，监测高频的物理量变化，如振动等。该激光器提供了光波长起止信号触发以及扫描过程中的光频率时钟信号，能够得到扫描过程中实时的光频率或波长信息。

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图4、采用扫描激光器的光纤光栅波长解调系统

3.2 光纤光栅传感器复用技术

        光纤光栅传感器的复用技术很多，其原理都是利用光信号的波长、相位、偏振态等物理量来对多个传感器分别进行定位。常用的光纤光栅传感器复用技术包括以下几种。

1）波分复用技术

        图6给出了传感器波分复用（Wavelength division multiplexing，简称WDM）技术的原理图。在扫描激光光源的可用波长范围内，选取多个不同反射波长的光纤光栅传感器串连使用，每个传感器的反射峰都只会在一定的波长区间内变化，彼此不会发生重叠或交叉。根据扫描激光器输出波长与不同传感器反射峰之间的匹配关系，当光谱仪未探测到入射光信号时，即可得到与此时激光器输出波长相对应的传感器的反射峰信息，并得到相应物理量的变化。采用波分复用技术的传感系统，单根光纤上的传感器数量取决于宽谱光源的谱宽和传感量所引起的传感器的最大波长变化量。 

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图6、光纤光栅传感器波分复用技术

2）空分复用技术

    图7给出了空分复用（Spatial division multiplexing，简称SDM）技术的原理图。使用一个耦合器，为每个光纤光栅传感器单独分配一个传输通道， 每个通道配置一个光探测器，根据不同通道探测器的输入信号响应，得到不同通道传感器测量的物理量变化。

图7、光纤光栅传感器空分复用技术

3）时分复用技术

        图8给出了时分复用（Time division multiplexing，简称TDM）技术的原理图。光源采用脉冲工作方式，一个脉冲发出后，不同位置的光纤光栅传感器反射回来的光具有不同的时延，波长检测系统能收到多个光脉冲，每个脉冲对应不同的时延和光纤光栅。

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图8、光纤光栅传感器时分复用技术

3.3 两种实用化的波长解调系统

        图9、图10是两种实用的波长解调系统的示意图。图9是采用扫描激光器的波分复用＋空分复用系统。该系统采用扫描激光器作为信号解调元件，采用光耦合器将多个通道复用在一起，每个通道上串连多个光纤光栅传感器。 图10是采用FP滤波器的波分复用＋空分复用系统。该系统采用FP滤波器作为信号解调元件，采用耦合器将多个通道复用在一起，每个通道通单独探测。

图9、采用扫描激光器的波分复用、空分复用系统

图10、采用FP滤波器的波分复用、空分复用系统