1. 研究目的与意义（文献综述）

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。当光纤光栅周围的环境（如温度、应力）等发生变化时，通过此光栅反射的特定波长随之发生改变^[1]。光纤布拉格光栅（fbg）是光纤光栅的一种，这类光纤光栅是最早发展起来的，写制方法以及成栅机理都已经很成熟稳定，目前在实际的应用方面最为广泛。光纤光栅传感器的核心就是不同封装形式的布拉格光纤光栅，它是一种新型的传感器，其具有很多常规传感器难以比拟的优良特性，可用于温变和压力等物理量的测量^[4]。近年来基于光纤布拉格光栅的传感检测技术蓬勃发展，由于其电气绝缘、抗电磁干扰、耐酸碱腐蚀、体积小、重量轻、灵敏度高等优点而广泛应用于煤矿、石油、化工、航空航天、建筑物结构健康监测、复杂机械系统动态监测等领域^[3]。各种实用化的光纤光栅传感解调系统的解决方案应运而生。随着应用领域的不断扩展，对解调精度、解调频率等要求也越来越高，这极大地促进了国内外关于光纤光栅传感解调技术的研究^[7]。

光纤布拉格光栅的传感解调主要是需要识别传感器反射光信号的波长的变化值，因此最简单的方法是使用光谱仪、多波长计等仪器读取测量的波长值^[8]，然后根据相应的对应关系换算出待测物理量的偏移。然而这些仪器并非专用光纤光栅解调设备，体积庞大，价格昂贵却又功能单一，无法满足工业需求。在实际应用中，结合光纤布拉格光栅传感器的特性，主要采用以下几种解调方法实现光纤布拉格光栅传感解调。

（1）匹配光栅解调法

2. 研究的基本内容与方案

一、基本内容

本设计基于高速大容量光纤光栅解调系统，该解调系统主要采用基于可调谐f-p滤波器的光纤光栅传感解调方法。f-p滤波器与soa以环路结构组成高速扫描激光器，激光器出光，进入检测通路与参考通路，检测通路由单峰滤波器和梳状滤波器组成，梳状滤波器的波长值由单峰滤波器进行标定，fpga对光电转换后的信号进行处理并将各个通道波峰所对应的计数值传给上位机解调软件，上位机软件依据梳状点和计数脉冲值按照一定的解调算法解调出fbg的波长。

可调谐f-p滤波器是一种特殊的可调谐光滤波器，当一束宽带光通过该滤波器时，其中只有波长与腔腔长成整数倍的光信号可以完全通过，而其他光信号将按爱里函数衰减^[2]。将两光纤端面抛光后镀上高反膜，两光纤端面之间的空气隙作为f-p腔。其中一根光纤与固定框架连接在一起，保持静止；另一光纤通过弹性体和压电陶瓷(pzt)连接，这就构成了f-p滤波器。pzt接收驱动电压信号后带动光纤端面运动，从而改变腔长，实现透射波长的调谐。由于可调谐f-p滤波是利用pzt调节来改变输出波长，在高速扫描时，pzt调节具有非线性效应，这也就导致以它为基础的高速扫描激光器在大范围波长扫描时具有非线性，尤其是在高速扫频时非线性呈现恶化的趋势。因此不利于解调精度的提高，而且在波长扫描边缘部位，扫描非线性会极大地影响光纤光栅波长的解调准确度和稳定性^[3]。

3. 研究计划与安排

（1）第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，学习毕业设计研究内容（2）所需理论的基础。确定毕业设计方案，完成开题报告。

（3）第4－5周：掌握光纤光栅解调系统的工作原理，完成英文资料的翻译，熟悉开发环境。

（4）第6－9周：完成多点曲线拟合算法设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]沈漫.基于可调谐ffp的光纤光栅波长解调系统的算法研究[d].武汉邮电科学研究院,2014.

[2]唐波,黄俊斌,顾宏灿,吴晶.基于可调谐f-p滤波器的光纤光栅波长解调算法研究[j].舰船电子工程,2013,(12):42-45.

[3]熊涛.基于fpga的高速光纤光栅解调仪的硬件电路设计[d].武汉理工大学,2012.