基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术 Edge Filter Dynamic Demodulation Method Based on Filter Bragg
Grating
摘要：本文阐述了基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术的研究。初步实验表明：解调仪适合传感FBG 存在大幅度静态波长变化时，对微幅度动态波长变化的检测，动态波长检测范围分辨率为Hz pm 007.0。
上电时，可调滤波器具有对中心波长为1295.5nm ～1307.5nm 范围光纤光栅自动跟踪能力。 关键词：光纤传感器 光纤光栅 动态应变测量 Abstract ：We report Edge Filter Dynamic Demodulation Method Based on Filter Bragg Grating. Initial experiments demonstrated this interrogation technique is suitable for the micro-amplitude dynamic wavelength detection existing in the large static wavelength change of the FBG , the dynamic wavelength detection resolution is Hz pm 007.0. The tunable optical filter can track the FBG center wavelength between 1295.5nm ～1307.5nm when the system powered on. Keywords: Optical fiber sensors, Fiber Bragg grating, Dynamic strain measurements
1 引言
光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating ，FBG) 是最近几十年来发展最为迅速的光纤无源器件之一。它具有许多独特的优点，例如：抗干扰性(如电磁场、湿度、化学腐蚀等)强、寿命长、复用性好(如WDM 与DWDM)等。因而在光纤激光器、光纤传感器及声光调制器等方面的研制与开发日益受到重视。在光纤光栅传感技术中，探测量是以波长来调制的，因而传感器解调过程是对一个FBG 的反射波长的移动量的检测过程。研究人员已发展了多种动态范波长检测技术，诸如可调谐激光边波法[1]、锁模调制法、非平衡M —Z 干涉法。由于动态范围有限，它们无法实现传感FBG 存在大幅度静态波长漂移时，对叠加在上面的微幅度动态波长变化的检测。而基于光纤布拉格光栅的边缘动态解调技术适合传感FBG 存在大幅度静态波长变化时对微幅度动态波长的检测。该解调技术是针对光纤光栅水听器而研究的，它需要传感FBG 在承受大幅度深水静压条件下，能对微幅度水声动态压力引起的波长变化进行检测。
2 解调原理
其解调原理框图入图1所示[2]，
系统由三部分组成：光学部分，电路部分和标定实验系统部分。光学部分由宽带光源、耦合器、传感FBG ，角度调谐的法布里-珀罗(Fabre-Parot ，F-P)腔和光电探测器组成。电路部分由除法器、用于传感FBG 自动跟踪的闭环反馈系统和带通滤波放大器组成。标定实验部分由悬臂梁、砝码、激振器和动态电阻应变片组成。
图中PIN1、PIN2表示由PIN 光电二极管组成的光电探测器，LPF 、HPF(Low/High Pass Filter)分别表示低通/高通滤波器。宽带光源发出的光被传感光栅反射后进入耦合器，耦合器的出射光分为强度相等的两束，一束直接通过光电探测变成电信号，再经前置放大器和低通滤波器后作为系统的参考信号，则参考信号的表达式为[3]：可
λπ
λ????=2)(0R I I B R (1)
式中：B λ表示FBG 反射的中心波长，0I 为由耦合器输出反射光的光强，R 为传感光栅的反射率，λ?为FBG 反射谱高斯函数的频谱宽度；另一束，经线性边缘滤波器，再经光电转换及放大、滤波后输出。其中该线性滤波器光谱透过率为线性函数()()0λλλ-?=A F ，其中A 为滤波器的斜率，λ表示输入滤波器的光波波长，0λ为滤波器的截至波长。边缘滤波器采用电压驱动，角度调谐的法布里-珀罗(Fabre-Parot ，F-P)腔。
图2 Bragg 光栅反射谱与F-P 滤波器透射谱的叠加
采用电压驱动改变F-P 腔的镜面倾斜角，间接地改变腔长来选择F-P 腔透过的波长[4]，其传输特性示意图如图4-2所示。当外界的声音振动引起传感探头上的光纤Bragg 光栅的反射波长漂移的同时，这个反射光谱与电压驱动可调法布里腔相叠加的部分将起变化，这个光信号的强弱变化将通过光电转换电路转变为更易于观测的电信号。测量该电信号变化的大小和频率就可以得知待测振动的大小和频率。经光电转换后携带了水声信号的输出信号可以表示为：
00()(S B B I I R A λλλ=??- （2）
式中0I ，R ，B λ，0λ，λ?与（1）式同，需要说明的是，我们需要调整F-P 腔的腔长使得其透射谱从一侧与FBG 的反射谱相叠加，同时为了使解调系统的灵敏度尽可能提高，我们需要使F-P 透射谱与FBG 反射谱相交在斜率最大的地方，这样在同等的振动下将观测到最明显的现象，得到最理想的灵敏度。这样，经过叠加后的信号与参考路光电探测后的信号相除可得：
0()()(()s B out B B R B I I A I λλλλλ==- （3） 该信号由两部分组成，一部分为静水压引起的缓变信号，一部分为水声振动引起的速变信号。缓变信号经低通滤波器（LPF ），经过一个定值反馈控制系统，自动调节F —P 腔边缘滤波器驱动电压，使F —P 腔边缘滤波器能自动跟踪静水压引起FBG 中心波长的变化，确保FBG 中心波长永远在F —P 腔边缘滤波器边缘最陡峭位置，这样F —P 腔边缘滤波器的驱动电压就可以表征传感FBG 中心波长的变化，这就是反馈自动跟踪测量。
在F —P 腔边缘滤波器对传感FBG 中心波长实现自动跟踪时，FBG 中心波长稳定保持在F —P 腔边缘滤波器边缘最陡峭位置，这时，传感FBG 的任何微小动态应变，都可以转化为随时间调制的强度信号，而且对动态、微小应变响应是非常灵敏的。这就实现了传感
FBG 存在大幅度静态波长变化时，对微幅度动态波长的检测。
3 实验及结果分析
3.1 静态测量
静态测量时将电路调整为开环状态。采用中心波长为1310nm ，带宽40nm 的SLD 光源。驱动电流100mA ，温度为20℃时输出功率为0.163mW 。采用光纤中心研制的角度调制的F —P 腔滤波器，可调谐范围1295.5nm ～1307.5nm ，调谐驱动电压0～10V ，传感FBG 波长为1298.56nm 。将传感FBG 张紧并粘贴在悬臂梁正中，给悬臂梁一端施加砝码，从轴向等间距的拉伸传感FBG ，每拉伸一次，记录一次测量结果。通过解调仪测定传感FBG 中心波长的漂移得到图3所示测量结果，其测量结果的相关系数为0.9948。
图3
0.00950.5645x V ε=+ （4）
即：
1(0.5645)105.26(0.5645)0.0095
x V V ε=-=- （5） 在测试过程中，示波器显示的测试结果精度为10mV 位，由此可知电路的本底噪声为10mV ，因此可以得出解调仪的最小分辨率为11pm ；粗略估算出来本解调器的线性区间即解调系统的静态范围为490pm ，由此可知该系统的动态范围为32.98dB 。
3.2动态测量
系统上电过程中，系统自动驱动F —P 腔边缘滤波器进入跟踪状态，跟踪过程曲线如图4所示。
图4
在进入跟踪过程中，LF输出电压逐渐逼近跟踪基准电压，F—P腔边缘滤波器驱动电压随传感FBG静态中心波长不同而变化。
将电路调为闭环状态。采用Stanford双通道ModelSR650滤波器，示波器采用Tektronix TDS2024。实验激振器所用信号源频率大于100Hz。
将传感FBG和应变片对称地贴在悬臂梁中线的两侧，确保悬臂梁受到激振时传感光栅和应变片承受等幅、同相的动态应变。系统带通滤波器带宽设置为100H z～5.0KHz，系统进入自动跟踪状态，在500Hz、800Hz、1000Hz，1200Hz、1500Hz激励频率下，给悬臂梁施加不同幅度的激励，记录动态电阻应变仪和自制光纤光栅解调仪的输出，归一化处理，再通过最小二乘法拟合，不同激励频率下的灵敏度如表1。
表1解调仪几种激励频率下的归一化灵敏度
在100Hz～5.0KHz带宽内，电路输出本底噪声为100毫伏，所以分辨率可达到
007
.0。
pm
Hz
4 结论
实验表明：该解调仪具有对中心波长为1295.5nm～1307.5nm范围光纤光栅自动跟踪能力。适合传感FBG存在大幅度静态波长变化时，微幅度动态波长变化的检测。动态波长检测
分辨率为Hz
.0。目前，该解调器用于光纤光栅水听器研制过程中。
pm
007
参考文献
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光纤光栅及其技术在电力行业上的应用 摘要：分析光纤光栅解调的基本原理和常用解调方法的工作机理、性能和特点，从光纤传感 技术的优势出发，介绍了光纤光栅传感智能结构的优点，对波长解调方法如匹配解调法、可 调谐激光器法、干涉法、滤波法等做了详细的讨论，阐述了相应的系统设计方案，并对各 种方法的优、缺点进行了分析和讨论。提出光纤光栅传感器在实际应用中所面临的主要技术 难题，分析现有的解决方案，讨论光纤光栅传感器在进一步实用化中需要解决的难题及其未 来的发展趋势。 关键词：光纤光栅，传感解调，干涉，XPM
目录 第一章光纤光栅基本原理 1.1 前言 (1) 1.2 光纤光栅定义及分类 (1) 1.2.1光纤光栅的分类 (2) 1.3光纤光栅制作方法 (6) 1.3.1光敏光纤的制备 (6) 1.3.2成栅的紫外光源 (7) 1.3.3成栅方法 (7) 第二章光纤光栅技术应用 (10) 2.1 光纤光栅传感器的工作原理 (10) 2.1.1啁啾光纤光栅传感器的工作原理 (11) 2.1.2长周期光纤光栅(LPG)传感器的工作原理 (11) 2.2.4在电力工业中的应用 (12) 2.3 光纤光栅在光通信领域的应用 (12) 2.3.1.光纤光栅滤波器中的应用 (12) 2.3.2光纤光栅在光纤通信系统中的应用 (14) 第三章光纤光栅的应用前景 (20) 3.1 光栅技术及拉曼光纤放大器发展应用 (20) 3.2 波分复用/解复用器 (20) 3.3 光纤滤波器 (21) 第四章光纤光栅结论 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23)
第一章光纤光栅基本原理 1.1 前言 1978年，加拿大通信研究中心的K．O．Hill及其合作者首次从光纤中观察到了光子诱导光栅。Hill的早期光纤是用488nm 可见光波长的氩离子激光器，通过增加或延长注入光纤芯中的光辐照时间而在纤芯中形成了光栅。后来梅尔茨等人利用高强度紫外光源所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光在该光纤芯中产生折射率调制或相位光栅。1989年，第一支布拉格诺波长位于通信波段的光纤光栅研制成功。1993年hill等人提出了位相掩模技术，它主要是利用紫外光透过相位掩模板后的士1级衍射光形成的干涉光对光纤曝光，使纤芯折射率产生周期性变化写入光栅，此技术使光纤光栅的制作更加简单、灵活，便于批量生产。1993年Alkins等人采用了低温高压氢扩散工艺提高光纤的光敏特性。这一技术使大批量、高质量光纤光栅的制作成为现实。这种光纤增敏工艺打破了光纤光栅制作对光纤中锗含量的依赖，使得可选择的光纤种类扩展到了普通光纤，它还大大提高了光致折变量(由10-5最大提高到了10-2)，这样可以在普通光纤上制作出高质量的光纤光栅。 1.2 光纤光栅定义及分类 光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，在纤芯内形成空间相位光栅，其作用的实质是在纤芯内形成（利用空间相位光栅的布拉格散射的波长特性）一个窄带的（投射或反射）滤光器或反射镜。光纤光栅是利用光纤中的光敏性制成的。所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生
布拉格光栅的研究 1 概述 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。由于光纤光栅具有高灵敏度、低损耗、易制作、性能稳定可靠、易与系统及其它光纤器件连接等优点，因而在光通信、光纤传感等领域得到了广泛应用[1]。 在光纤通信领域，利用光纤光栅可以制成光纤激光器、光纤色散补偿器、光插、分复用器、光纤放大器的增益均衡器等[2]，这些器件都是光纤通信系统中不可缺少的重要器件，可见光纤光栅对光纤通信的重要性，因此光纤光栅也被认为是掺铒光纤放大器之后出现的又一关键器件。 在光纤传感领域，光纤光栅也起到了及其重要的作用。光纤光栅的传感机制包括温度引起的形变和热光效应、应变引起的形变和弹光效应、磁场引起的法拉第效应及折射率引起的有效折射率变化等。当光纤光栅所处的温度、应力、磁场、溶液浓度等外界环境的发生变化时，光栅周期或者光纤的有效折射率等参数也随之改变，通过测量由此带来的光纤光栅的共振波长变化或者共振波长处的透射功率变化可以获取所需的传感信息[3]，由此可见，光纤光栅是波长型检测器件，所以其不光具有普通光纤的优良特性，而且测量信号不易受光强波动及系统损耗的影响，抗干扰能力更强，还可利用波分复用技术，实现对信号的分布式测量。 由于光纤光栅的应用范围较为广泛，故本文只针对光纤光栅传感的应变检测机制进行一定的研究。光纤光栅可分为布拉格光栅和长周期光栅，在应变检测中，一般采用的布拉格光栅，下文中出现的光纤光栅指的是布拉格光栅。本文主要的工作主要是分析光纤光栅应变检测的原理，对光纤光栅应变检测进行一定的综述，以及对应变检测中很重要的增敏技术进行研究，并总结。 2 应变检测原理 根据光纤光栅的耦合模理论，光纤光栅的中心波长λB 与有效折射率n eff 和光 栅周期Λ满足如下的关系[4] Λ=eff B n 2λ (2-1) 光纤光栅的反射波长取决于光栅周期Λ和有效折射率n eff ，当光栅外部产生应变变化时，会导致光栅周期Λ和有效折射率n eff 的变化，从而引起反射光波长的偏移，通过对波长偏移量的检测可以获得应力的变化情况。由于课上已经讲过，故不多做赘述，只是简要的回顾一下。接下来主要讨论应变对光纤光栅作用的模
高等光学论文 光纤光栅的理论基础研究 光纤光栅的理论基础研究 光纤由于具有损耗低、带宽大、不受电磁干扰和对许多物理量具有敏感性等优点，已成为现代通信网络中的重要传输媒介和传感领域的重要器件。光纤传感以其灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可弯曲、体积小、可埋入工程材料及进行分布式测量等优点受到了广泛重视。 光纤光栅是近十多年来得到迅速发展的一种光纤器件，其应用是随着写入技术的不断改进而发展起来的。光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，
从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。 第一部分光纤光栅的简介 1 光纤光栅的发展 1978年，加拿大通信研究中心的Hill等发现纤芯掺锗的光纤具有光敏性，并利用驻波干涉法制成了世界上第一根光纤光栅[1]。 1989年，美国东哈特福联合技术研究中心的Meltz等利用244nm的紫外光双光束全息曝光法成功地制成了光纤光栅[2]，用两束相干光相遇时所产生的干涉条纹使光敏光纤曝光，形成折射率的周期性永久改变，从而制成光栅。这种光栅已达到实用阶段。但这种方法有其缺点：一是对光源的相干性要求较高；二是对系统的稳定性要求高。 1993年，贝尔实验室的Lemaire等用光纤载氢技术增强了光纤的光敏性[3]，这种方法适用于任何掺锗的光纤。通过光纤的载氢能够将在不增加掺锗浓度的情况下，使光纤的光敏性大大提高。1993年，又提出了制作光纤Bragg光栅的相位掩模法[4,5]，是到目前为止最为实用化的一种方法，仍被普遍采用，但这种方法的主要缺点是制作掩模版，一种掩模版只对应一种波段的光纤光栅。 1996年，出现了长周期光纤光栅[6～8]，这种光栅的周期较长，可以在数十微米到几百微米之间。光纤Bragg光栅具有选择性反射作用，是将前向传输的纤芯模耦合到后向传输的纤芯模中去，而长周期光纤光栅则是将纤芯模耦合到包层模，而包层模在传播不远后会损耗掉，从而在透射光中形成损耗峰。 2 光纤光栅的类型 根据周期的长短，通常把周期小于1μm的光纤光栅称为短周期光纤光栅，又称为光纤Bragg光栅或反射光栅，Bragg光栅的特点是传输方向相反的纤芯模式之间发生耦合，属于反射型带通滤波器；而把周期为几十至几百μm的光纤光栅称为长周期光纤光栅，又称为透射光栅，长周期光纤光栅的特点是同向传输的纤芯基模和包层模之间的耦合，无后向反射，属于透射型带阻滤波。 光纤光栅按波导类型可分为均匀光栅和非均匀光栅。均匀光纤光栅的特点是光栅的周期和折射率调制的大小均为常数，这是最常见的一种光纤光栅，其反射谱具有对称的边模振荡，但是其边模振荡较大，在通信中容易引起码间串扰，而最典型的均匀光栅为均匀光纤Bragg光栅。而非均匀周期光纤光栅的特点是光栅的周期或
光纤光栅传感器的封装 光纤光栅是一种新型的光无源器件，它通过在光纤轴向上建立周期性的折射率分布来改变或控制光在该区域的传播行为和方式。其中，具有纳米级折射率分布周期的光纤光栅称为光纤布喇格光栅（即FBG ，若非特别声明，下文中的光纤光栅均指光纤布喇格光栅）。光纤光栅因具有制作简单、稳定性好、体积小、抗电磁干扰、使用灵活、易于同光纤集成及可构成网络等诸多优点，近年来被广泛应用于光传感领域。 经过近十几年来的研究，光纤光栅的传感机理己基本探明，用于测量各种物理量的多种结构光纤光栅传感器己被制作出来。目前，光纤光栅传感器可以检测的物理量包括温度、应变、应力、位移、压强、扭角、扭知(扭应力)、加速度、电流、电压、磁场、频率及浓度等。 一、光纤光栅的封装技术 由于裸的光纤光栅直径只有125m μ，在恶劣的工程环境中容易损伤，只有对其进行保护性的封装(如埋入衬底材料中)，才能赋子光纤光栅更稳定的性能，延长其寿命传感器才能交付使用。同时，通过设计封装的结构，选用不同的封装材料，可以实现温度补偿，应力和温度的增敏等功能，这类“功能型封装”的研究正逐渐受到重视。 1、 温度减敏和补偿封装 由于光纤光栅对应力和温度的交叉敏感性，在实际应用中，经常在应力传感光栅附近串联或并联一个参考光栅，用于消除温度变化的影响。这种方法需要消耗更多的光栅，增加了传感系统的成本。若用热膨胀系数极小且对温度不敏感的材料对光纤光栅进行封装，将很大程度上减小温度对应力测量精确性的影响。 另外，采用具有负温度系数的材料进行封装或设计反馈式机构，可以对光纤光栅施加一定应力，以补偿温度导致的布喇格波长的漂移，使0/λλ?的值趋近于0。对于封装的光纤布喇格光栅而言，其波长漂移λ?与应变ε和温度变化T ?的关系式可表示为式(1),基于弹性衬底材料的光纤光栅温度补偿关系式为 ()1 s e a a a T p ξε++-=?- （1） 式中：(1/)(/)n dn dT ξ=；(1/)(/)e p n dn d ε=-；(1/)(/)a L dL dT =。实验表明，采用负温度系数的材料对光纤光栅进行封装，可以在20~44-℃温度区获得波长变化仅为0.08nm 的温度补偿效果。 2、应力和温度的增敏封装 光纤布喇格光栅的温度和应变灵敏度很低，灵敏度系数分别约为2 1.1310-?nm/℃和31.210/nm με-?，难以直接应用于温度和应力的测量中。对光纤光栅进行增敏性封装，可实现微小应变和温度变化量的“放大”，从而提高测量精度，同时，亦使传感器的测量范围得以扩展。 2．1温度增敏封装 在无应变条件下，由式(2)得 0[(1)()]e s a p a a T λλξ?=++--? （2）
?8?铁路匸程技术与经济2019年1月基于光纤光栅技术进行?尖轨密贝占监测可彳亍4生研究 王洪涛程伟鹫S高俊启-姚红兴J贾强S江向阳"，郑之良5 (1.安徽省综合交通研究院股份有限公司，安徽合肥230001；2.合安高铁股份有限公司， 安徽合肥，230001；3.南京航空航天大学土木工程系，江苏南京210016； 4.安徽庐铜铁路有限公司，安徽合肥230001； 5.安徽省铁路投资有限责任公司， 安徽合肥20001) 摘要：道岔尖轨密贴间隙的变化关系到行车安全，需要定时检测和严格控制。为解决目前道岔尖轨、心轨等密贴间隙测量困难的问题，此文引入光纤光栅技术，采用光纤光栅密贴计进行道岔尖轨密贴度的检测。介绍了安装方法，并通过现场试验，分析其灵敏度和测量误差。结果表明，现场测试的灵敏度与厂家提供的灵敏度相差8.5%,相差较小；最大测量误差为0.15mm,比标准要求的0.5mm小，符合测量要求。表明使用光纤光栅密贴检测计进行密贴度测量是可行的。 关键词:道岔尖轨；光纤光栅技术；密贴计；测量 中图分类号:U270.11文献标识码：A文章编号：1007-9890(2019)01-0008-04 Feasibility Study of Switch Rail Closely Connect Monitoring Based on Fiber Bragg Grating Technology Abstract:The change of closely connect clearance of switch rail is related to traffic safety,which requires regular detection and strict control.In order to solve the problem of the closely connect clearance measurement of switch rail and frog,the closely connect gauge based on fiber bragg grating technology is used to detect the switch rail closely connect.The installation method is introduced,and its sensitivity and measure?ment error are analyzed through field test.The results show that the sensitivity of field test is8.5%dif-ferent from that provided by manufacturer,and the maximum measurement error is0.15mm,which is smaller than0.5mm required by standard.It shows that it is feasible to use closely connect gauge to measure the closely connect clearance. Key Words：Switch rail；Fiber bragg grating technology；Closely connect gauge,Measurement o引言 随着铁路和城市轨道交通建设的发展，对运输的安全要求越来越高。受环境温度变化的影响和列车通过道岔时的冲击作用，道岔尖轨静态位置和动态时的位移量,特别是“密贴”间隙的变化关系到行车安全，需要定时检测和严格控制。 根据目前对这方面的研究状况，道岔尖轨、心轨等密贴间隙测量困难，精度较差，为解决这一问题,本文在检测密贴间隙试验中引入光纤光栅技术，采用光纤光栅密贴计进行密贴度数据测量。李维来等人⑵采用光纤光栅传感技术对钢轨进行了检测，得出的监测结果与手测值以及理论计算值相吻合,证明了光纤光栅技术在轨道领域应用的可行性。徐玉胜⑶通过光纤传感技术对广深港客运专线莲花湖桥隧试验段进行了监测，得出的光栅传感器监测精度高，可对钢轨进行实时动态监测,能够及时监测到这些参数的微小变化。张政⑷采用光纤光栅传感技术对轨道结构服役状态进行了实时在线监测，总结了已实施的光纤光栅传感监测项目经验,对实施过程中存在的问题给出了相应改进措施。以上几位学者所研究的都是光纤光栅技术在轨道领域的应用实例，证明了光纤光栅技术在轨道领域应用的优越性,但并没有将光
GM8037 High Resolution Fiber Grating Sensor Interrogating System / 高分辨率光纤光栅传感器解调仪 The GM8037 high resolution fiber grating sensor interrogating system is a PC-based, compact sized, high accurate, big dynamic range FBG sensors interrogating system. With a built-in tunable laser source and dual-channel photo detectors, the system can perform a high accuracy FBG sensor interrogation and optical spectrum analysis. It can be used for a wide variety of fiber optic sensors. The system provides users with a dynamic diagram of the FBG sensor spectrum shape which updates according to physical conditions. spectral shape of the fiber Bragg grating sensors react to varying physical conditions- rather than only reporting shifts in central wavelengths. The FBG sensor interrogation system can be used for long-term field measurements while the optical spectrum analysis system is useful to the development of a high volume custom sensing system. Two sensor channels allow simultaneous interrogation of multiple sensors on two fibers or channels. Both channels can be used to interrogate gratings in transmission or reflection and the system can be modified to support many types of sensors. All data can be transferred to an external PC via RS232 or USB communication ports. GM8037高分辨率光纤光栅传感器解调仪是一个PC机控制的、大功率，高精度、大动态范围的光纤布拉格光栅传感器解调系统及高精度的光谱分析系统。通过内置的可调谐光源和双通道光电探测器，组成了一个高精度的光纤光栅传感器解调及光谱分析仪。GM8037可用于各种类型的光纤传感器。系统不仅显示中心波长随着外界条件改变的偏移量，还可以清楚明了地显示出光纤布拉格光栅传感器的光谱形状如何随着外界条件而变化。该仪器既可用于开发大容量定制的感测系统的第一步，也可用于长期的现场测量。两个传感器通道可以同时解调两条光纤上的多个传感器或进行通道分析，任何一个通道都可以调解光栅在传输或反射中的信息。系统 可适用于多种类型的传感器。所有的数据都可以通过RS232 或 USB 通讯接口传送 至外接的PC 机。 技术规格 Specification 型号 Model # GM8037 内置光源波长范围 Build-in Laser Wavelength range 1528.00 to 1565.00 nm 内置光源输出功率 Build-in Laser Output Power ≥ 20 mW 波长分辨率 Wavelength resolution 1.0 pm 光通道数量 Optical Channel Number 2 通道 (最多可达 64 通道) 2CH (up to 64 channels optional) 每个通道的光纤布拉格光栅传感器最大值 Maximum FBG sensor Per Channel 全光谱 Full Spectrum 1525 ~ 1566 nm 内置光源重复性 Build-in Laser Wavelength repeatability ± 3 pm, typ. ±1 pm 光电探测器动态范围 Photo Sensor Dynamic Range > 70 dB 扫描速度 Sweep speed Up to 10 Hz 连接器类型 Connector FC/APC 典型的光栅配置 Typical grating configuration Reflectivity: 90%, BW: 0.25nm 通讯接口 Communication Interface RS232, USB 电源功率 Power AC 100 - 240 V ± 10%, 48 - 66 Hz, 100 VA max. 储存温度 Storage temperature ?40°C to +80°C 工作温度 Operating temperature 0°C to +45°C ，<95% R.H. 外形尺寸 Dimensions 200 mm W, 105 mm H, 250 mm D 重量 Weight 6.0 lbs
光纤光栅传感器的封装技术
摘要 光纤布拉格光栅传感器是一种新型的光纤传感器，它利用的是布拉格波长对温度、应变敏感的原理.及传统的电学传感器相比,它还具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、复用性强等优点。正因为这些独特的优点，光纤布拉格光栅越来越多的被应用到大型结构、电力、安防、石化、医学、矿井、军事等领域，其中，最引人瞩目的是光纤光栅温度传感器在长距离测温系统中的应用。随着中国物联网发展战略的实施，光纤传感领域的研究和产业化面临着巨大的机遇和挑战。 本文综述了光纤光栅温度传感器的传感原理,光纤光栅传感器封装技术分类，分为保护性封装，敏化封装，以及补偿性封装，列举了三个封装技术的实例，对他们的封装结构,封装中的技术工艺,以及封装后的一些参数进行了介绍。
目录 1、绪论 (44) 1.1 光纤光栅传感器封装技术概述 (44) 2、光纤光栅传感原理 (55) 2.1光纤光栅传感器的结构和原理 (55) 2.2光纤光栅传感技术的类型简介 (66) 3.光纤光栅传感器封装技术分类 (77) 3.1保护性封装 (77) 3.2 敏化封装 (88) 3.3补偿性封装 (88) 4.封装技术实例 (99) 4.1光纤光栅温度传感器抗应变串扰封装 (99) 4.2Polyimide（聚酰亚胺）光纤光栅温度传感器的封装 (1212) 4.3镀铜光纤光栅的全金属封装 (1313) 参考文献 (1616)
1、绪论 1.1 光纤光栅传感器封装技术概述 光纤光栅是普通光纤经过特殊的光学工艺处理后，使纤芯折射率沿轴向，呈现周期性规律分布的物理结构，其实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)光滤波器或反射镜。通过人为改变光纤光栅结构的分布，我们可以主动控制光在光纤中的传播行为，光纤光栅结构的多样化可以使其光谱响应特显得非常丰富.同时，光纤光栅具有结构简单、器件微型化、带宽范围广、耦合性好、附加损耗小、可及其他光纤器件融成一体等特点,除此之外光纤本身具有轻质、电绝缘、柔韧、抗电磁干扰、径细、化学稳定等优点，使得光纤光栅在光纤传感、全光通信、光信息处理等领域具有巨大的应用前景。 光纤光栅传感器是以布拉格条件为基础，以光纤光栅为载体,发展起来的一种本征波长调制型传感器。光纤光栅传感器是利用透射或反射谱波长峰值的变化，进而实现对物理量的测量.透射（反射）谱波长及光栅纤芯的有效折射率及折射率调制周期密切相关。当外界应变及温度发生变化时,光纤光栅的纤芯折射率及折射率调制周期就随之变化，然后影响光纤光栅的透射（反射)谱峰值波长的移动，通过测量Bragg峰值波长的移动量，实现对外界物理量变化的测量,上述即是光纤光栅传感器的基本工作原理。光纤光栅传感器可以实现对应变、温度、压力、电流、振动等基本物理量测量。 利用光纤光栅进行传感，需要适当的封装技术，增加其敏感度，以利于检测解调。在某些情况下，我们不希望温度仁或应变、压力）对布拉格波长产生影响,就要对光栅进行减敏封装，降低它对温度仁或应变、压力）的灵敏度.这两种技术统称敏化技术。目前，一些敏化技术已经在实际中得到应用，但还有相当一部分停留在实验室阶段。 利用光纤光栅进行传感面临的又一难题是温度、应变交叉敏感问题。温度和应变都能引起布拉格波长的漂移，从单一的波长漂移量，我们无法区分其中哪些是温度变化引起的，哪些是应变引起的。这给我们出了很大的难题。要实现光纤光栅传感器的实用化，就必须采用各种封装技术,或者剔除温度的影响，或者实现温度、应变双参数及多参数的同时测量。 光纤光栅传感技术适合应用在很多恶劣的环境中,但由于光纤纤细柔软，容易被损坏，因此需要采用一些封装方法,保护光栅. 在实用中对光纤光栅进行恰当的封装非常必要,封装工艺的好坏直接影响到光纤光栅传感器能否从实验室走向实用,对光纤光栅封装技术进行研究,设计更好的封装结构和工艺尤为重要.
光纤光栅及其技术应用研究 摘要：分析光纤光栅解调的基本原理和常用解调方法的工作机理、性能和特点，从光纤传感 技术的优势出发，介绍了光纤光栅传感智能结构的优点，对波长解调方法如匹配解调法、可 调谐激光器法、干涉法、滤波法等做了详细的讨论，阐述了相应的系统设计方案，并对各 种方法的优、缺点进行了分析和讨论。提出光纤光栅传感器在实际应用中所面临的主要技术 难题，分析现有的解决方案，讨论光纤光栅传感器在进一步实用化中需要解决的难题及其未 来的发展趋势。 关键词：光纤光栅，传感解调，干涉，XPM Fiber Grating and Its Application Research Abstract: analysis of the basic principle of fiber grating demodulation method and the common demodulation of the working mechanism, performance and characteristics,From the optical fiber sensing Technology, introduces the advantages of optical fiber grating sensors the advantages of intelligent structure,For wavelength demodulation methods such as matching demodulation method, the tunable laser method, interfering method, filtering method to do a detailed discussion,Expounds the corresponding system design scheme, and the advantages and disadvantages of each method are analyzed and discussed.Put forward in practical application fiber grating sensors in the
光纤温度传感器读书 报告 导师：刘丽华 学院：机电工程学院 学号：1100800609 姓名：王震宇
光纤温度传感器的研究进展和应用 关键词:光纤传感;温度;研究进展;应用 摘要:分析了光纤温度传感器的优点,综述了光纤温度传感器的发展现状和应用。分别介绍了分布式光纤温度传感器,光纤光栅温度传感器,干涉型光纤温度传感器,光纤荧光温度传感器和基于弯曲损耗的光线暗温度传感器的工作原理和研究现状,详细介绍了各种传感器的特点及各自的研究方向。 0 引言 温度是很常见也是很重要的物理量，它与人类生活和科学研究有着密切关系，所以温度的检测至关重要。但是其中的一些应用领域将面临特殊的工作环境，这对于温度的测量可能会造成一些特殊的困难。例如油井中的温度会随着开采深度的增加而不断提高，电力系统的测温环境具有高电压，大电流，强电磁干扰和空间狭小等特点，这就要寻求可靠性高，抗电磁干扰性强，响应快，体积小的新型传感器。尽管目前已有许多高温研究成果，但对于像火药燃烧时的温度等变化的高温数据很难通过传统的热响应率较慢的热电偶得到，并且所测结果是否能准确反映客观对象的真实情况也是一个棘手的问题。此时传统
的温度传感器难以进行有效的实时监测。近年来充分发挥光纤特性的光纤传感器为解决这些测试技术难题提供了途径。 光纤测温是二十世纪七十年代发展起来的一门新兴测温技术，与传统的温度传感器相比具有很多优点，光波不产生电磁干扰，也不怕电磁干扰，易被各种光探测器接收，可方便地进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配，光纤共走频率宽，动态范围大，是一种低损耗传输线，光纤本身不带电，体积小质量轻，易弯曲，抗辐射性能好，特别适合于易燃，易爆，空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。国外一些发达国家对光纤温度传感技术的应用研究已取得丰富成果，不少光纤温度传感器系统已实用化，成为替代传统温度传感器的商品。所有与温度相关的光学现象或特性，本质上都可以用于温度测量。基于此，用于温度测量的现有光学技术相当丰富。目前对于光纤温度传感器的研究占到将近所有光纤传感器研究的20%。 光纤温度传感器的研究，除对现有器件进行外场验证，完善和提高外，目前有以下几个发展动向：开发包括测量温度在内的多功能的传感器；研制大型传感器阵列，实现全光学遥测 一光纤温度传感器的光学原理及其分类 在光纤中主要涉及三种散射:瑞利散射,喇曼散射和布里渊散射,根据这三种散射,分布式光纤温度传感器可分为下面三种类型. 1.1 瑞利散射 瑞利散射是指光与微小粒子相遇时,光将向各个方向散射的现象.光
光纤光栅解调仪技术规格书 一、设备用途简介 光纤压力调制解调仪是井下F-P腔压力传感器的地面配套解调设备，通过接收和解调压力传感器反射回来的光谱信号，实现对井下单点温度、压力数据的监测。 二、主要技术指标 1.有效测量深度：不小于4km； 2.通道个数：12个； 3.压力测量范围：0—50MPa； 4.压力测量精度：0.1% F.S，且小于0.2MPa； 5.温度测量范围：0—300℃； 6.温度测量精度：0.5℃； 7.单通道压力测量速率：不大于10s/次； 8.单通道温度测量速率：不大于10s/次； 9.配套光纤规格：单模光纤； 10.端口跳线接头类型：E2000或PC/APC； 11.数据存储格式：.CSV格式； 12.数据存储方式：每个通道每日形成一个文件，每月形成一个文件夹且数据存 储格式固定，便于导入oracle数据库； 13.硬盘空间：不小于500GB； 14.工作环境温度：-20℃至50℃环境下能够连续正常工作； 15.工作环境湿度：空气相对湿度不大于90%的环境下，连续正常工作； 16.噪音：≤50dB； 17.设备外形尺寸mm（长×宽×高）：不大于500×500×150。 三、设备应具备的功能 1.能够实时显示F—P腔光谱信号图； 2.能够实时显示井下压力传感器温度、压力数据； 3.能够显示压力、温度历史数据及温、压变化趋势； 4.能够计算井下Sub_cool数值及显示其变化趋势。
四、产品执行标准 SYT 6231-2006 压力传感系统性能检测实验 GB/T 17626.2-2006 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T 17626.3-2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T 17626.4-2008 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲抗扰度试验GB/T 17626.11-2008 电磁兼容试验和测量技术电压暂降短时中断和电压变化的抗扰度试验 GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ａ：低温GB/T 2423.2-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ｂ：高温GB/T 2423.3-2006 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ｃa：恒定湿热试验方法 五、产品主要配置 1.光纤测压主机一台 2.光纤测压主机配套显示器（含鼠标、键盘）一台 3.单模跳线及配套法兰（APC/PC或APC/E2000）十二根 六、技术培训 供方在设备安装完一周内负责对甲方操作人员、技术人员、设备维修人员进行技术培训，讲解设备的工作原理，介绍每个主要部件的用途及日常的维修、保养步骤，并能使操作人员独立操作设备，能有效掌握设备调整和故障排除的技术。 七、质量保证与售后服务 1. 设备到货后，整套设备需供货方出具第三方检测机构的质量检验报告，整套设备的系统调试需在购买方代表现场监督下进行，并取得购买方认可。 2. 设备到货后，供货方与购买方代表共同在使用现场开箱验收。 3. 售后服务承诺：装置保质期为自设备现场应用之日起12个月。其中设备的操作软件终身免费升级。 4. 在质量保证期内发生质量问题，供货方免费进行修理、维护，包括更换设备部件，所发生的技术服务费用由供货方承担。供货方正常的易损件更换以及由购
南京邮电大学 硕士学位论文 基于F-P滤波器的光纤光栅传感解调技术的研究 姓名：王杰 申请学位级别：硕士 专业：光学工程 指导教师：黄勇林 2011-03-09
摘要 光纤光栅（fiber grating）作为最近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一，在传感方面的应用研究引起了人们普遍的关注。作为传感器件，光纤光栅把被测参量的信号转化为其反射波长的偏移，既波长编码，因此可以不受光源的功率波动和系统损耗的影响。而如何对波长编码信号进行高精度的解调，是光纤光栅大规模推广和应用于实际的关键技术。本文主要对光纤Bragg光栅（FBG）传感系统进行研究，重点讨论了基于F-P滤波器的解调方案，在其基础上提出了基于F-P滤波器的自相关解调法，并在其基础上进行了改进。 首先，分析了光纤传感器和光纤光栅传感器的技术特点，研究了光纤光栅传感器的现状以及其发展趋势，从光纤光栅和光纤光栅传感器的基本理论入手，建立了光纤光栅在温度和应力的影响下的传感模型。分析了可调谐F-P滤波器的基本原理以及主要参数，并通过数值仿真，得到不同参数对可调谐F-P滤波器的影响，从而为可调谐F-P滤波器的选择提供了理论依据。 其次，分析并比较了光纤Bragg光栅传感网络的几种复用技术与常见的解调方案后，提出了可调谐F-P滤波器法。研究了可调谐F-P滤波器法的基本原理，通过理论的分析以及相应的数值仿真，得到了探测器接收光功率与可调谐滤波器带宽之间的关系以及探测器的测量灵敏度曲线。在基本原理的基础上，重点研究了基于可调谐F-P滤波器传感阵列，研究表明，当相邻光栅工作波长的间隔小于0.4nm时，会对解调系统的输出产生严重的影响，使得解调工作无法完成。该研究对解调系统中光栅的选取有着一定的指导意义。 最后，针对可调谐F-P滤波器解调的不足，提出了基于F-P滤波器的自相关解调法，分析了其解调性能，并在其基础上进行了算法的进一步的改进，最后通过Matlab进行了数值仿真，验证了该方案不仅能够消除系统中相邻Bragg光栅波长选取对系统输出的消极影响，还能在很大程度上减小自相关解调带来的时延。此算法增加了传感解调系统的精确度与实时性，为实际应用提供了较好的理论依据。 关键词：光纤Bragg光栅，传感器，解调，可调谐F-P滤波器，自相关解调
2．项目实施内容及目标 隧道是公路、铁路、城市地铁等交通工程项目建设的关键部分，在隧道中进行实时、准确的火情监测对保障公共财产安全和人身安全有着十分重要的意义。 作为一种特殊的建筑物,在其道路运营过程中，如遇火灾发生或其他因素造成隧道主体工程损坏，损失巨大。隧道火灾往往由与汽车相撞、车辆装载物品燃烧或爆炸、电力电气线路短路等事故引发，由于隧道环境密闭、交通量大、人员密集，逃生和救援工作相当困难，若一旦发生火灾后不能迅速报警和及时处理，将导致交通堵塞、重大人员伤亡和财产损失。 火灾检测与报警系统的设置,其宗旨就在于及时发现隧道内异常状态的发生,快速组织救援,最大限度地减少损失。 《公路隧道交通工程设计规范》中对火灾探测器的描述为“火灾形成与发展的阶段分为前期、早期、中期及晚期四个阶段，各阶段特征不一，前期表现有一定的烟雾；早期烟量增加并出现火光；中期表现为火灾形成，火势上升很快；后期表现为火势扩散。由于隧道环境较为恶劣，同时又具有通风装置，烟雾度不便控制。因此，隧道内火灾检测着重点从早期开始”。 针对高速公路隧道的特点我们建议对项目中的隧道线路监控采用光纤光栅感温火灾探测系统，该系统采用线型光纤感温火灾探测器的自动探测报警与手动报警相结合的方式实施隧道的安全监控。在隧道内火灾报警系统采用自动检测和手动报警相结合的方式，检测隧道内的火险情况，并通过计算机系统或区域控制器根据检测到的火灾情况控制隧道风机、照明系统等，实时监测，实现报警联动，按照控制预案组织现场援救，以完全满足本项目隧道火情监测要求。 光纤光栅自动探测系统与火灾手动报警系统相结合，能集多级定差温报警、手动报警以及实时的温度监测于一体，真正做到防患于未然，作为隧道的火情监测系统具有其它技术无可比拟的优势。 火灾报警系统应能及时、准确的反馈出隧道内火灾发生的地点及报警信号。经传输线路至监控计算机系统，火灾报警后应能自动（或手动）将主监视器切换到发生火灾的位置，经人工确认后，由中控室计算机系统制订出相应的控制措施。
Optoelectronics 光电子, 2018, 8(3), 98-105 Published Online September 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/c75545211.html,/journal/oe https://https://www.doczj.com/doc/c75545211.html,/10.12677/oe.2018.83014 Development in Fiber Bragg Grating Sensing Technology Shanchao Jiang School of Electrical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng Jiangsu Received: Aug. 21st, 2018; accepted: Sep. 6th, 2018; published: Sep. 13th, 2018 Abstract In order to promote the development of fiber Bragg grating (FBG) sensing technology, this paper introduces the development of fiber Bragg grating in its spectrum analysis, sensor parameters (such as strain, displacement, pressure, flow rate, anchor bolt, inclination, etc.) detection, multip-lexing technology and other aspects in detail. This provides basic support for further diversifica-tion and practicability of FBG sensing technology. Keywords FBG, Spectrum Analysis, Detection Sensor, Multiplexing Technology 光纤光栅传感技术发展综述 蒋善超 盐城工学院电气工程学院，江苏盐城 收稿日期：2018年8月21日；录用日期：2018年9月6日；发布日期：2018年9月13日 摘要 为促进光纤光栅传感技术的发展，本文较为详细的介绍了光纤光栅在其光谱分析、传感器参数(如应变、位移、压力、流速、锚索锚杆、倾斜等)检测、复用技术等方面的发展现状，为推动光纤光栅传感技术进一步的多样化、实用化提供基础支持。 关键词 光纤光栅，光谱分析，检测元件，复用技术
光纤光栅传感器产品及其专利推介 上海科学技术情报研究所罗天雨摘编2009-12-29 关键字：光纤光栅传感器解调仪产品专利浏览量：81
光纤光栅（fiber Bragg grating，FBG）传感器是作为一种新型光纤传感器，对多个物理量敏感，可以用来测量的物理量包括：应变、应力、温度、振动、压力、电压以及一些化学量，其应用领域非常的广泛。同时FBG传感器阵列可以实现分布式的传感网络，对物体进行多点测量，提取相关的信号，进行状态分析，达到示警以及故障诊断的目的。而且其传输距离可以达50多公里。具有测量精度高，测量点多，测量范围大，传感头结构简单、尺寸小，抗电磁干扰等一系列的优点。其主要技术优势包括： ● 可靠性好、抗干扰能力强。光纤光栅对被测信息用波长编码，不受光源功率波动和光纤弯曲等因素引起的损耗的影响。 ● 测量精度高。精确的透射和反射特征（小误差）使其更加准确地反映了应力和温度的变化。 ● 单路光纤上可以制作多个光栅的能力可以对大型工程进行分布式测量，其测量点多，测量范围大。 ● 传感头结构简单、尺寸小，适于各种应用场合，尤其适合于埋入材料内部构成所谓的智能材料或结构。 ● 抗电磁干扰、抗腐蚀、能于恶劣的化学环境下工作。 一、产品情况 国外对光纤光栅传感技术的研究已经基本实现了光纤光栅传感器、解调仪的商品化，工程化，产品生产商有Micron Optics、Smartfibres、Blue Road Research等公司。国内在光纤光栅传感技术方面的研究工作也取得了一定成果，其中一部分已经转化为产品，产品生产商和研究单位有成立于2001年，是国内光纤传感领域实力最雄厚的厂家之一。当前公司主要产品有基于拥有自主知识产权的光纤光栅类产品，包括光纤光栅感温火灾探测系统、光纤光栅温度监测系统、光纤光栅结构监测系统、光纤光栅色散补偿器、滤波器等等。国内外相关产品主要技术指标比较，如下表所示： 表1 国内外光纤光栅传感器产品性能指标对比 中心波长 nm 峰值反射率 ％ FWHM（3dB）nm测量范围 με Micron Optics 1527－1567 ＞80 0.3 / Smartfibres 1528－1568 ＞75 ±0.2 ±9000
光纤布拉格光栅(FBG)介绍 1 介绍 FBG是Fiber Bragg Grating的缩写，即光纤布拉格光栅。 在纤芯内形成的空间相位周期性分布的光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。这些器件具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。目前应用主要集中在光纤通信领域(光纤激光器、光纤滤波器)和光纤传感器领域(位移、速度、加速度、温度的测量)。 近年来，随光纤光栅的重要性被人们所认识，各种光纤光栅的制作方法层出不穷，这些方法各有其优缺点，下面分别进行评述。 2光纤光栅制作方法 2.1光敏光纤的制备 采用适当的光源和光纤增敏技术，可以在几乎所有种类的光纤上不同程度的写人光栅。所谓光纤中的光折变是指激光通过光敏光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应的变化，如这种折射率变化呈现周期性分布，并被保存下来，就成为光纤光栅。光纤中的折射率改变量与许多参数有关，如照射波长、光纤类型、掺杂水平等。如果不进行其它处理，直接用紫外光照射光纤，折射率增加仅为(10的负4次方)数量级便已经饱和，为了满足高速通信的需要，提高光纤光敏性日益重要，目前光纤增敏方法主要有以下几种：1)掺入光敏性杂质，如：锗、锡、棚等。2)多种掺杂(主要是B/Ge 共接)。3)高压低温氢气扩散处理。4)剧火。
2.2成栅的紫外光源 光纤的光致折射率变化的光敏性主要表现在244nm紫外光的错吸收峰附近，因此除驻波法用488nm可见光外，成栅光源都是紫外光。大部分成栅方法是利用激光束的空间干涉条纹，所以成栅光源的空间相干性特别重要。目前，主要的成栅光源有准分子激光器、窄线宽准分子激光器、倍频Ar离子激光器、倍频染料激光器、倍频OPO激光器等，根据实验结果，窄线宽准分子激光器是目前用来制作光纤光栅最为适宜的光源。它可同时提供193nm和244nm两种有效的写入波长并有很高的单脉冲能量，可在光敏性较弱的光纤上写人光栅并实现光纤光栅在线制作。2.3成栅方法光纤光栅制作方法中的驻波法及光纤表面损伤刻蚀法，成栅条件苛刻，成品率低，使用受到限制。 目前主要的成栅有下列几种。 1)短周期光纤光栅的制作 a)内部写入法内部写入法又称驻波法。将波长488nm的基模氛离子激光从一个端面耦合到错掺杂光纤中，经过光纤另一端面反射镜的反射，使光纤中的人射和反射激光相干涉形成驻波。由于纤芯材料具有光敏性，其折射率发生相应的周期变化，于是形成了与干涉周期一样的立体折射率光栅，它起到了Bragg反射器的作用。已测得其反射率可达90%以上，反射带宽小于200MHZ。此方法是早期使用的，由于实验要求在特制锗掺杂光纤中进行，要求锗含量很高，芯径很小，并且上述方法只能够制作布拉格波长与写入波长相同的光纤光栅，因此，这种光栅几乎无法获得任何有价值的应用，现在很少被采用。示。用准分子激光干涉的方法，Meltz等人首次制作了横向侧面曝光的光纤光栅。用两束相干紫外光束在接错光纤的侧面相干，形成干涉图，利用光纤材料的光敏性形成光纤光栅。栅距周期由∧=λuv/(2sinθ)给出。可见，通过改变人射光波长或两相干光束之间的夹角，可以改变光栅常数，获得适宜的光纤光栅。但是要得到高反射率的光栅，则对所用光源及周围环境有较高的要求。