光纤光栅传感器解调技术研究
光纤光栅是一种重要的光纤无源器件，自从加拿大人Hill在1978年首次发现光纤的光敏效应并制成世界上第一根光纤光栅以来，这项技术经历了短短二十多年的时间就获得了迅猛的发展。光纤光栅传感器（FBGS）作为光纤光栅技术中的一个重要应用领域，因其在航天、民用工程、电力、医药、化学等众多领域的广泛使用而显示出巨大的发展潜力。
光纤光栅传感器的基本原理
光纤光栅传感器的核心是Bragg波长对温度、应力等物理量的敏感特性。当温度、应变和应力变化时，光纤光栅的栅距和折射率也会随之变化，进而改变光栅的反射和透射谱。通过检测这些谱的变化，就可以间接获得温度、应变和压力等信息。这种基于光栅的传感技术具有抗电磁干扰、尺寸小、重量轻、复用能力强、传输距离远、耐腐蚀、高灵敏度、无源器件、易于与光纤网络连接等诸多优点。
光纤光栅传感器的解调技术
解调技术是光纤光栅传感器走向实用化的关键技术。它主要包括滤波法、干涉法、可调谐光源解调法、啁啾光栅检测法、光栅色散法和基于Compound干涉的解调法等六种常用方法。每种解调方法都有其工作原理和实验原理图，并且对于这些方法的性能、优点和缺点，研究者都进行了详细的分析比较。
1. 滤波法
滤波法通过特定的滤波器将光栅传感器反射信号的波长变化转化为强度变化。边缘滤波法和匹配光纤光栅滤波法是两种常见的实现方式。例如，高折射环形镜边缘滤波法利用环形镜滤波器的双光束干涉原理，使透射光谱函数呈现正弦变化，从而将波长变化转换为强度变化。而匹配光栅滤波法则通过选择与传感光栅参数相同的另一个光纤光栅，利用光栅之间的匹配特性来实现波长的测量。这两种方法各具优势，如高分辨率测量和简单的系统结构等。
2. 干涉法
干涉法是一种利用干涉现象对光栅传感器的波长变化进行解调的技术。比如Michelson干涉仪，能够将光栅的反射波长变化转换为干涉条纹的变化，通过检测干涉图样，从而提取波长信息。该方法在精密测量中具有较高的灵敏度。
3. 可调谐光源解调法
可调谐光源解调法利用可调谐激光器扫描输出波长，通过监测反射率的变化来确定传感光栅的反射波长。这种方法可以实现对多个传感点的连续测量，适用于大规模传感网络。
4. 啁啾光栅检测法
啁啾光栅检测法是利用具有周期性变化折射率分布的光栅（啁啾光栅）来解调传感器信号的方法。啁啾光栅的反射光谱覆盖了传感光栅的反射波长范围，通过检测反射光谱的变化，可以实现对传感参数的监测。
5. 光栅色散法
光栅色散法通过分析光栅的色散特性来解调传感器的反射波长变化。这种方法通常涉及对反射光谱的详细分析，适用于精确测量传感光栅的波长位移。
6. 基于Compound干涉的解调法
基于Compound干涉的解调法是一种结合干涉仪和复合光栅技术的方法。它利用干涉仪的高灵敏度和复合光栅的宽测量范围，实现了对光栅传感器波长变化的高效解调。
总结
光纤光栅传感器及其解调技术的研究是光纤传感领域的一项重要课题。了解和掌握各种解调技术的特点和适用场合，对于推进光纤光栅传感器在不同应用环境下的实用化具有重要意义。随着研究的不断深入和技术的进步，光纤光栅传感器的性能将会不断提升，应用范围也将不断扩大。
