近些年來(lái)，光纖傳感技術(shù)由于其體小質(zhì)輕、高靈敏度、抗電磁干擾等優(yōu)勢(shì)在許多工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 而隨著光纖傳感組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建大容量、長(zhǎng)距離、高精度的分布式布拉格光柵光纖傳感網(wǎng)絡(luò)成為當(dāng)下光纖傳感技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。 傳統(tǒng)的分布式傳感的復(fù)用技術(shù)采用的是注入時(shí)域光脈沖的方法， 然而這一類方法在構(gòu)建特大規(guī)模的傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)常常顯得力不從心， 因?yàn)椴捎妹}沖調(diào)制往往會(huì)帶來(lái)成本的提高以及接收端光信號(hào)功率的下降，從而極大的限制了可復(fù)用光柵的數(shù)量。

武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、光學(xué)與電子信息學(xué)院夏歷副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組創(chuàng)新性的提出并驗(yàn)證了一種基于分析微波光子網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的大規(guī)模分布式布拉格光柵光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。 整個(gè)光纖傳感網(wǎng)絡(luò)可以被看作是一種多抽頭的微波光子濾波器，并且在解調(diào)端運(yùn)用了平移高斯光學(xué)濾波器的探測(cè)技術(shù)，使的通過分析整個(gè)濾波器的頻率響應(yīng)，便可以準(zhǔn)確的探測(cè)出每個(gè)光柵所收到溫度或者應(yīng)力的大小。由于整個(gè)傳感系統(tǒng)運(yùn)用了連續(xù)光而非脈沖光，并且所有光柵采取了獨(dú)特的超短光柵結(jié)構(gòu)使得它們具有很寬的光譜，此種傳感網(wǎng)絡(luò)在接收端可以得到比傳統(tǒng)時(shí)分復(fù)用傳感網(wǎng)絡(luò)大得多的信號(hào)功率。 另外傳感網(wǎng)絡(luò)的靈敏度以及動(dòng)態(tài)范圍還可以通過簡(jiǎn)單的調(diào)整高斯濾波器之間的中心波長(zhǎng)間距來(lái)隨意的調(diào)節(jié)。 由此可以預(yù)見，這些創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)對(duì)于今后構(gòu)建特大規(guī)模的布拉格光柵傳感網(wǎng)絡(luò)具有非常重要的意義。

2016年1月29日，該成果“基于平移高斯濾波器以及微波光子網(wǎng)絡(luò)分析的超短光柵分布式光纖傳感”(Ultra-short FBG based distributed sensing using shifted optical Gaussian filters and microwave-network analysis)發(fā)表在美國(guó)光學(xué)協(xié)會(huì)旗下雜志Optics Express上(Vol. 24, Issue. 3, pp. 2466-2484, 2016)。

圖1、傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)原理示意圖

圖2、不同光柵測(cè)量結(jié)果圖