光纖光柵傳感信號解調技術研究進展

吳 晶，吳晗平 ，黃俊斌，顧宏燦

(1.海軍工程大學兵器工程系，湖北武漢430033;2.武漢工程大學光電子系統技術研究所，湖北武漢430205;3.海軍工程大學管理工程系，湖北武漢430033)

1 引言

光纖光柵(FBG)自產生以來，就成為通信和傳感領域的研究熱點。尤其是在傳感領域，FBG傳感器作為一種新型傳感器，相對傳統傳感器具有質量輕、體積小;高靈敏度、高分辨率;耐腐蝕、耐高溫;抗電磁干擾;能組建大規模準分布式傳感網絡等特點［1］。因而被廣泛應用到民用工程結構、艦船結構、核設施等領域的安全監測［1-3］。

FBG柵傳感器作為一種波長調制器件，在應用時如何精確地解調出波長變化量，是FBG傳感器走向實用化需要解決的關鍵問題之一。為此，研究人員作了大量的工作，并提出了很多行之有效的解調方法。本文對現有解調方法進行綜述，按照解調原理進行分類，并對各種方法的解調精度、成本、復用能力和優缺點進行了比較和分析，以期為FBG傳感器能更廣泛的應用于傳感領域提供參考。

2 FBG解調方法分類

目前，FBG傳感信號的解調方法有很多，根據各種解調方法的原理和特點，將現有的解調方法分為以下幾類:

2.1 邊緣濾波法

該法用某些濾波器的線性濾波特性，將FBG反射信號的波長漂移量轉化為光功率變化量，通過測量光功率變化量來實現波長解調。原理如圖1(a)所示，當FBG的反射信號經過線性濾波器時，濾波器的輸出功率隨反射信號的中心波長改變而改變，從而可將FBG反射信號的中心波長變化量轉化為功率強度變化量，實現波長解調。

圖1(b)是用體積光學線性濾波器實現的線性解調系統［4］。試驗結果顯示其測量范圍為11mε，應變分辨率為375με。其優點是:能有效抑制光源輸出功率的起伏影響，系統響應速度快，成本低，適合動態、靜態測量，具有較好的線性輸出。不足之處:測量精度受體積濾波器準直和穩定性的影響較大，分辨率較低，不利于攜帶。

圖1 邊緣濾波解調系統及原理Fig.1 System and principle of edge filter demodulation

針對體積光學線性濾波器的不足，1994年M.A.Davis提出用光纖波分復用(WDM)耦合器替代體積光學濾波器，實現一個全光纖線性濾波系統［5］。系統原理如圖2所示。

圖2 WDM邊緣濾波解調系統Fig.2 WDM filter demodulation system

圖3 采用偏振控制器的WDM邊緣濾波解調系統Fig.3 WDM filter demodulation system with polarization controller

FBG的反射信號經光纖波分復用(WDM)耦合器從兩個端口輸出，兩端口的透過率反射信號的波長近似成線性關系。則系統的輸出η=與反射波長成線性關系，因此，可通過測量系統的輸出值來確定反射波長值。其優點是:提供一種全光纖、便攜式解調系統，降低了連接損耗，提高了系統的分辨力。不足之處:WDM具有偏振特性，導致測量波長精度不高。針對WDM的偏振特性，2005年田珂珂在系統上增加一個偏振控制器，用于控制輸入光的偏振狀態，有效提高了系統解調精度和穩定性［6］，如圖3所示。試驗結果顯示:系統的波長解調范圍為10 nm，波長分辨率為0.01 nm。此后，研究人員采用邊緣濾波法進行了大量研究，在系統結構和濾波器選擇上作了很多改進，如陣列波導光柵(AWG)、長周期光纖光柵、非對稱F-P濾波器、光源的邊緣濾器，如表1所示。

表1 邊緣解調算法性能對照表Tab.1 Performance comparison of edge filter demodulation method

2.2 匹配濾波法

該法用與傳感光柵參數相近的參考光柵來跟蹤傳感光柵波長變化的解調方法。系統如圖4(a)所示。傳感光柵FBG1的反射信號光經耦合器輸入到參考光柵FBG2，FBG2在壓電驅動元件作用下跟蹤FBG1的反射波長變化，當FBG2反射波長與FBG1反射波長匹配時，反射功率最大，通過測量驅動信號可解調出被測量。2004年陸青采用此法實現應變測量精度為3.0με，測量范圍為522με［18］。匹配濾波系統不僅有反射式還有透射式，透射式的光電探測器放置于接收透射光位置，通過檢測透射光功率來解調被測物理量，系統如圖4(b)所示。

圖4 單點匹配濾波系統Fig.4 Matched filter system with single point

另外，匹配濾波法還可將參考光柵采用并聯、串聯方式實現陣列光柵解調，如圖5所示。

圖5 分布式匹配濾波系統Fig.5 Distributed matching filter system

由匹配濾波原理可知，當參考光柵和傳感光柵的反射譜達到完全匹配時，其反射光功率最大或透射光功率為零，而實際難以實現完全匹配，通常選擇最佳匹配。而輸出光功率是絕對值，因此會在完全匹配點兩側各有一個最佳匹配點，導致雙值問題。針對該問題，可采用多檔光柵并聯解調，通過合理選擇并聯解調光柵的中心波長和帶寬，將反射光功率與應力的非線性問題轉化為線性問題，可解決雙值問題［18-19］。也可以合理選擇匹配光柵中心波長、帶寬和中心波長差，使傳感光柵反射譜與并聯的兩個光柵都有重疊部分，通過對并聯匹配光柵的組合掃描，判斷兩個重疊部分的變化方向來確定反射譜唯一性［20］。

匹配濾波法優點:結構簡單、成本低、適合于靜態和低頻動態測量。不足之處:測量范圍有限，檢測靈敏度由PZT位移靈敏度決定，PZT的非線性影響輸出結果，系統光損耗較大。

2.3 可調諧濾波法

該法是用不同光學器件和輔助器件構成可調諧光學器件，當可調諧濾波器光譜與傳感光柵光譜匹配時，輸出值最大，從而跟蹤傳感光柵波長變化。測量分辨率受反射信號信噪比、可調諧濾波器和傳感光柵帶寬影響。

2.3.1 可調諧光纖F-P濾波法

該法用F-P腔的波長選擇特性來實現波長解調，系統如圖6(a)所示，傳感光柵反射的窄帶光譜經耦合器進入F-P濾波器，當傳感光柵反射光譜與F-P濾波器透射光譜重合時，濾波器輸出功率最大。F-P腔透射譜與F-P腔的間隔有關，而F-P腔的間隔則受壓電體上的鋸齒波掃描電壓控制，因此，通過測量最大光強值對應的掃描電壓可解調出傳感波長。另外，也可將光纖F-P濾波器前置，實現圖6(b)所示解調系統。將寬帶光源光譜變成窄帶光譜，掃描傳感光柵，當窄帶光譜與傳感光柵反射譜相同時，產生反射，通過檢測反射光譜即可實現波長解調。此法優點是:信號穩定，解調范圍大，一般都在40 nm，精度近似1 pm，能實現大規模光柵傳感網絡復用。缺點:可調諧F-P濾波器的非線性和不重復性影響解調精度，當掃描頻率增加時，濾波器輸出信噪比下降，目前的掃描頻率一般為1 kHz。

圖6 可調諧光纖F-P濾波器解調系統Fig.6 Tunable fiber F-P filter demodulation system

針對F-P濾波器的不重復性問題，2006年，王軍提出采用一個固定波長光柵作為參考光柵的方法，有效減小了可調諧F-P濾波器輸出中心波長漂移產生的影響［21］。另外，針對驅動電壓VFSR的變化量不穩定產生的誤差，提出了雙波長參考法，通過增加可調諧F-P濾波器掃描驅動電壓的變化范圍，使其在一個掃描周期內能兩次探測到參考光柵的反射峰，則這兩個峰值之間的光譜間距為一個FSR，對應的掃描電壓差為一個VFSR，從而可實時動態測出VFSR，有效提高了系統解調精度。

2009年，陳亮針對F-P濾波器透射波長與驅動電壓值線性度不高的問題，提出了一種引入帶標記熱穩定標準具模塊來實現實時校準的解調方法，系統如圖7所示，寬帶光經F-P濾波器調諧成窄帶光譜后經耦合器分成兩路，一路輸入到傳感光柵，另一路輸入到帶標記熱穩定標準具，標準具透射光作為校準數據［22］。該方法利用帶標記熱穩定標準具的梳狀濾波特性，對傳感光柵的反射譜進行分段實時尋峰。優點:有效解決了可調諧F-P濾波器驅動電壓與透射光譜之間重復測量點擾動影響，解調精度可達1 pm，不足之處是解調精度受單位譜寬內采樣點數的影響。

圖7 帶標準具模塊的可調諧F-P濾波器解調系統Fig.7 Tunable fiber F-P filter demodulation system with Fabry-Perot cavity standard utensil

2011年，劉琨等人針對F-P濾波器非線性問題，采用多項式擬合法來描述F-P濾波器透射波長和驅動電壓的非線性關系，有效減小了波長的隨機誤差;另外，采用參考光柵法降低傳感光柵波長的定位誤差，有效提高了系統解調精度［23］。

2.3.2 聲-光可調諧濾波法

該法以電調諧實現波長掃描。工作模式分為掃描模式和鎖定模式。掃描模式:電壓控制震蕩器(VCO)控制聲－光可調諧濾波器(AOTF)在傳感波長范圍內掃描，并記錄傳感光柵反射功率;鎖定模式:檢測系統采用反饋回路來跟蹤特定的光柵波長［24］。優點是:能進行多波長信號的并行處理，從而可實現復用;不足:系統檢測精度受AOTF帶寬影響，精度不高。

2.3.3 可調諧半導體量子阱電子吸收濾波法

該法用量子限制Stark效應，調節半導體量子阱電子吸收濾波探測器的吸收邊緣，得到一種波長可調諧濾波器［25］。優點:成本低、體積小。不足:解調精度低。

2.4 光源波長可調諧掃描法

2.4.1 可調諧窄帶光源解調

該法是通過受鋸齒波電壓周期作用的外置PZT控制可調諧窄帶光源，輸出在一定波長范圍內周期性變化的窄帶光譜，掃描傳感FBG陣列，當光源輸出的窄帶光譜波長與傳感FBG反射波長相等時，探測器輸出的光功率最大［26］。系統如圖8所示。

圖8 可調諧窄帶光源解調系統Fig.8 Tunable narrowband source demodulation system

優點:信噪比和分辨率較高，可得到的最小波長分辨率為2.3 pm，溫度分辨率為0.2℃。缺點:穩定性、可調諧范圍和PZT響應時間等因素限制了其實際應用。2011年，張治國等人采用周期性調諧反射式半導體光放大器(R-SOA)與可調諧FBG構成窄帶可調諧激光器，在波長1 551.91～1 553.92 nm范圍內，實現系統波長探測精度為0.02 nm，系統結構簡單，穩定性高［26］。

2.4.2 鎖模調制解調法

該法使用多個傳感FBG、一個寬帶反射器和一個鎖模調制器構成一個多模態共軸激光腔，通過改變鎖模調制器的頻率，將激光腔鎖定在不同的模態下，輸出不同波長的激光，從而對傳感光柵進行尋址［28］，系統如圖9所示。缺點:系統分辨率和動態測量范圍受鎖模結構限制。

圖9 鎖模解調系統Fig.9 Mode-locked demodulation system

圖10 環形腔光纖激光器激射解調系統Fig.10 Erbium-doped fiber ring laser demodulation system

2.4.3 環形腔光纖激光器掃描法

該法是將可調諧FFP置于環形光纖激光器，通過FFP濾波器調節摻鉺環形腔工作波長。環形腔由隔離器、可調FFP濾波器、摻鉺光纖放大器組成。當FFP透射譜與某個傳感光柵反射譜一致時，環形腔才能產生激光，通過檢測環形腔輸出光強便可解調出傳感光柵波長［29］。系統如圖10所示。優點:信噪比高，可以實現波分復用;不足之處:應變分辨率不高，只能在某一波長上靜態掃描，不能檢測振動信號。

2.5 射頻探測法

該法將光源發出的光信號調制成一定頻率的正弦射頻信號來照射傳感光柵和參考光柵，通過監測反射回的射頻信號強度變化量來實現波長解調。2008年 Dong采用此法實現傳感信號解調［30］，系統如圖11 所示。

圖11 射頻探測法解調系統Fig.11 Radio frequency signal measurement system

寬帶光源發出的光信號經光電調制器(EOM)調制成一定頻率正弦射頻信號，經過光柵反射回的光功率信號可表示為:

式中，f為調制頻率，m(0＜m＜1)為調制系數，Pr和Ps分別為參考FBG和傳感FBG發射的光功率分別為相應的載波光功率，φr和φs分別為兩個調制信號的相位。假設寬帶光源的光譜較平坦，則兩個FBG的調制信號功率相等，即，則輸出功率可表示為:

式中:n為光纖折射率，c為光速，ΔL為兩個FBG間距離，D為長單模光纖的色散系數，L為長單模光纖的長度。

由以上可知，輸出功率Pout與Δφ有關，而Δφ又與傳感FBG波長變化量Δλ有關，因此，可通過檢測輸出光功率變化量解調出波長變化量。優點:成本低，靈敏度可調，可實現溫度補償，能實現高速測量。不足之處:應變分辨率受光源功率強度和調制信號噪聲影響較大。

2.6 光柵啁啾解調法

該法用光柵啁啾效應來測量被測參量信息，根據解調機理可分為強度解調法和相位解調法。

2.6.1 強度解調法

強度解調法是將被測參量的變化轉換為光柵反射光功率的變化，通過測量啁啾光柵反射光功率來測量被測參量信息。系統如圖12所示，經啁啾光柵反射回的窄帶光信號，經耦合器輸出到光電探測器，功率可表示為為光功率傳遞系數;ρ(λ)為寬帶光源的功率普密度，R(λ)為啁啾光柵的反射率)。

圖12 強度型光柵啁啾解調系統Fig.12 Intensity-Modulated demodulation system with chirped FBG

實測過程中，可選用一個功率譜密度相對較平坦的寬帶光源，則ρ(λ)為常數，此時探測功率為P=ηρRΔλ。2005年，Dong采用此思想，提出在直角三角形懸臂梁側面粘貼光纖光柵，通過懸梁臂彎曲效應產生的光柵啁啾效應，使反射帶寬產生變化，導致輸出光功率發生變化［31］。2004年，劉波等人利用啁啾光柵的類矩形反射譜特性，用其作為帶通濾波器選擇波長，并結合長周期光纖光柵邊沿線性濾波技術，實現指定波長范圍內傳感波長解調［32］。優點:不受環境溫度影響;不足之處:應用范圍有限，僅適用于與啁啾效應相關參量測量，靈敏度較低。

2.6.2 相位解調法

該法用啁啾光柵波長與相位延遲呈線性關系，將啁啾光柵作為波長敏感元件的波長解調技術。系統如圖13所示，傳感光柵反射信號經光纖放大器放大，由環形器進入啁啾光柵，產生與其中心波長相對應的相位延遲。經啁啾光柵反射回的光信號送入光電探測器，實現光電轉換。通過相位探測器來比對探測信號相位和參考信號相位，得到相位變化量。因由啁啾光柵決定的常數;λ0為Bragg光柵的初始波長;λ1為Bragg光柵變化后的波長;Ω0為調制頻率;n為纖芯有效折射率)，因此，可以通過相位變化量求出波長值，從而實現波長解調。

圖13 相位型光柵啁啾解調系統Fig.13 Phase-Modulated demodulation system with chirped FBG

圖14 CCD分光儀解調系統Fig.14 CCD demodulation system

2011年，李志全等人采用此法實現準分布式光纖Bragg光柵傳感器解調，系統應變測量范圍為0～2 000με，溫度測量范圍為0～80℃，相位變化與被測信號線性度達到0.998［33］。優點:采用全光纖結構、解調速度快、不需要對光強變化進行補償設計、靈敏度可調、便于實現復用。

2.7 CCD 測量法

該法用衍射光柵將傳感光柵反射譜在空間展開，再用CCD同時測出各波長的相對光強，根據光斑在CCD上的不同成像位置，計算出各波長漂移量，系統如圖14所示［34-35］。優點:成本低、光能利用率高、響應速度快、抗干擾，可用于靜態和動態測量，可實現大容量光柵復用。不足之處:影響波長分辨率的因素較多。

2011年，崔劍針對低分辨率CCD測量FBG值波長時影響解調精度的兩個因素:一是受CCD像素數目限制，掃描FBG反射譜獲得采樣點數有限，精確重構FBG反射普難度較大;二是用特定函數擬合反射譜與FBG實際反射譜差異較大。采用基于FBG實際反射譜構建基函數匹配CCD，測量獲得有限測量點，確定FBG峰值波長偏移量［36］。實現了CCD采樣點數少、光譜分辨率較低情況下對FBG峰值波長偏移量的高精度測量。

2.8 干涉解調法

這類方法是利用干涉儀將波長變化量轉化成相位變化量來實現解調，具體分為以下幾種:

2.8.1 非平衡Mach-Zehnder干涉法

該法是利用非平衡Mach-Zender(M-Z)干涉儀將傳感光柵波長變化量轉換成相位變化量，系統如圖15所示［37］。傳感光柵反射光經耦合器入射到非平衡Mach-Zender(M-Z)干涉儀，干涉儀兩臂長度不相等，其中一個臂的長度使用壓電陶瓷(PZT)進行動態調整，從而動態改變臂長差d。干涉儀輸出光經光電轉換輸入相位解調儀，得到輸出光相位變化量Δφ，根據，可解算出傳感光柵反射波長變化量ΔλB。

圖15 非平衡Mach-Zehnder干涉解調系統Fig.15 Unbalanced Mach-Zehnder interferometer demodulation system

圖16 Michelson干涉儀解調系統Fig.16 Michelson interferometer demodulation system

優點:響應速度快，分辨率高，多適用于動態測量，可對傳感網絡解調。不足之處:解調精度非線性，解調范圍較小，不適用絕對應變測量，易受外界因素干擾。2008年，張錦龍等人針對該法的不足，采用XPM(交叉相位調制)技術，應用鎖相位方法調制M-Z干涉儀信號光相位，避免了使用PZT等機械結構，大大提高了系統可重復性和速度，較好地解決了干涉法解調精度非線性和解調范圍較小的問題，系統溫度測量精度可達0.1 ℃［38］。

2.8.2 Michelson 干涉解調法

該法利用Michelson干涉儀將傳感光柵波長變化量轉換成相位變化量，系統如圖16所示［39］。傳感光柵反射光經兩個耦合器入射到Michelson干涉儀，用安裝在短臂上的手鋸齒電壓驅動的壓電陶瓷來調解兩臂之間光程差，干涉儀輸出信號經光電轉換、放大、濾波等處理后輸入相位計，同時將PZT驅動信號作為參考信號輸入相位計，調整驅動信號參數，使兩路信號頻率相同，此時通過相位計輸出值可計算出傳感光柵波長值。優點:可用于靜態和動態測量，響應速度快，應變分辨率達5.5με，靈敏度為 1.8με，可實現復用傳感網絡解調。不足之處:測量精度受環境影響較大。

2.8.3 Sagnac 干涉解調法

該法用Sagnac干涉儀將傳感光柵波長變化量轉換成相位變化量，系統如圖17所示［40］。傳感光柵反射光經耦合器被分成相等且方向相反兩束光，經過保偏光纖產生不同的相位延遲，在相遇點發生干涉，產生與波長相關相位差，通過測量相位差可確定波長，實現解調。

優點:全光纖結構，易于實現小型化，適合靜態和動態測量，靜態分辨率達2.12με，動態分辨率達穩定性和重復性較好。2009年，張錦龍等人運用此法進行溫度測量，平均精度可達0.03℃，準確度 ±0.0℃［41］。2003年，Zhao Dong-hui等人提出用包含線性啁啾光柵的Sagnac光纖環作為干涉儀的解調方案，如圖18所示［42］。由于順時針和逆時針傳播的光束在啁啾光柵中的反射位置不同，從而導致兩束光的相位差發生變化，且與波長有關，從而實現波長解調。靜態分辨率達±4.2με，動態分辨率達辨率和動態范圍易調節，線性和穩定性較好。

圖17 保偏光纖的Sagnac干涉解調系統Fig.17 Sagnac interferometer demodulation system with polarization maintaining fiber

圖18 線性啁啾光柵的Sagnac干涉解調系統Fig.18 Sagnac interferometer demodulation system with chriped FBG

2.8.4 基于光纖偏振分束器和保偏光纖的干涉解調系統

2010年，王葵如等人采用光纖偏振分束器(PBS)和保偏光纖(PMF)中偏振模干涉原理實現光纖Bragg光柵波長解調，系統如圖19所示［43］。傳感光柵反射的窄帶譜經偏振控制器進入保偏光纖，激起兩個正交偏振模式，經單模光纖進入偏振分束器，兩個模式又激起4個正交偏振模式，發生干涉后輸出成兩路信號給探測器。輸出信號值與傳感光柵反射波長成一一對應關系。

圖19 基于光纖偏振分束器和保偏光纖的干涉解調系統Fig.19 Sensor demodulation system using PBS and PM

優點:結構簡單、穩定性好、檢測精度高，波長分辨率＜1 pm，測量精度＜±1 pm，光損耗小，對光源功率要求較低，相對其它干涉解調方案受環境影響較小。

為方便了解各種方法優缺點，這里建立一個較粗糙對照表，如表2所示。

由表2中可看出，邊緣濾波法、匹配濾波法、光柵啁啾法、CCD分光儀法適用于解調精度要求不高，動態范圍不大的測量，成本較低;可調諧濾波法、光源波長可調諧掃描法、射頻探測法、干涉法適合于解調高精度，高頻動態信號;可調諧濾波法、光源波長可調諧掃描法、CCD分光儀法、干涉法適用于大容量復用網絡解調。

表2 不同解調算法性能對照表Tab.2 Performance comparison of these demodulation method

3 結束語

本文根據解調方法的原理和特點將現有方法歸納為:邊緣濾波法、匹配濾波法、可調諧濾波法、光源波長可調諧掃描法、射頻探測法、光柵啁啾法、CCD分光儀法、干涉解調法。光纖光柵傳感器解調技術雖已取得了很大進展，但仍有許多需要深入研究的地方。

在今后的工作中需要進一步深入研究的問題包括以下幾個方面:

(1)更大容量分布式傳感網絡解調。雖然可調諧濾波法、波長可調諧光源掃描法、CCD分光儀法、干涉法可以實現一定容量的分布式傳感網絡解調，但還不能滿足一些大型工程結構，如橋梁大壩、大型艦船和航天器監測系統需要，這是實現光纖光柵傳感監測系統規模化的一個關鍵。

(2)進一步提高系統解調精度、速度和解調范圍。現今一些實時在線監測系統對光纖光柵傳感系統的性能指標要求較高，而系統解調精度和測量范圍兩項指標相互制約，因此，如何采用最優化方法同時提高解調系統各方面性能也是今后研究方向之一。

(3)有效降低解調系統成本，實現產品化。在實際生產過程中，產品成本高低是其能否實用化的一個關鍵因素。通常器件性能越高，價格也越貴。因此，如何在保證系統性能最優化前提下盡可能降低系統成本，使其實現產品化，也是今后研究方向之一。

［1］ 姜德生，何偉.光纖光柵傳感器概況［J］.光電子·激光，2002，4(13):420-430.JIANG D SH，HE W.Review of applications for fiber Bragg grating sensors［J］.J.Optoelectronics·Laser，2002，4(13):420-430.(in Chinese)

［2］ 林鈞岫，王文華，王小旭.光纖光柵傳感技術應用研究及其進展［J］.大連理工大學學報，2004，44(6):931-936.LIN J X，WANG W H，WANG X X.Study of application and evolution of fiber grating sensors technique［J］.J.Dalian University Technology，2004，44(6):931-936.(in Chinese)

［3］ 李燕，徐邁，王慶亞，等.紫外寫入光纖光柵應變傳感特性研究［J］.發光學報，2000，21(1):61-63.LI Y，XU M，WANG Q Y，et al..Strain sensing properties of UV-written fiber grating［J］.Chinese J.Luminescence，2000，21(1):61-63.(in Chinese)

［4］ MELLE S M，LIU K，MEASURE R M.A Passive wavelength demodulation system for guided-wave Bragg grating sensors［J］.IEEE Photonics Technology Letters，1992，4:516-518.

［5］ DAVIS M A，KERSEY A D.All-fibre Bragg grating strain-sensor demodulation technique using a wavelength division coupler［J］.Electronics，1994，30:75-77.

［6］ 田珂珂，肖浩，曹春耕，等.利用WDM光纖耦合器的光纖光柵傳感解調技術［J］.光電工程，2005，32(2):49-51.TIAN K K，XIAO H，CAO CH G，et al..Demodulation of fiber Bragg Grating sensing system based on WDM fiber coupler［J］.Opto-Electronic Engineering，2005，32(2):49-51.(in Chinese)

［7］ 黃景堂，黃旭光，趙華偉.陣列波導光柵解調的準分布式光纖光柵傳感器［J］.光學學報，2008，28(11):2067-2070.HUANG J T，HUANG X G，ZHAO H W.Quasi-distributed fiber Bragg grating sensor using the interrogation of arrayed waveguide grating［J］.Acta Optica Sinica，2008，28(11):2067-2070.(in Chinese)

［8］ 錢翠萍，彭保進，萬旭，等.基于陣列波導光柵溫度特性的分布式光纖布喇格光柵解調法［J］.光子學報，2012，41(7):836-840.QIAN C P，PENG B J，WAN X，et al..A new demodulated system of distributed FBG based on temperature characteristics of AWG［J］.Acta Photonica Sinica，2012，41(7):836-840.(in Chinese)

［9］ YASUKAZU SANO，TOSHIHIKO.Fast optical wavelength interrogator employing arrayed waveguide grating for distributed fiber Bragg grating sensors［J］.J.Lightwave Technology，2003，21(1):132-139.

［10］ 劉波，童崢嶸，陳少華，等.一種長周期光纖光柵邊沿濾波線性解調新方法［J］.光學學報，2004，24(2):199-202.LIU B，TONG ZH R，CHEN SH H，et al..A novel method of edge filter linear demodulation using long-period grating in fiber sensor system［J］.Acta Optica Sinica，2004，24(2):199-202.(in Chinese)

［11］ 沈文杰，趙美蓉，宋樂.基于長周期光柵濾波的光柵解調系統［J］.激光與紅外，2012，42(1):72-75.SHEN W J，ZHAO M R，SONG L.Filter demodulation of fiber Bragg grating based on long period grating［J］.Laser Infrared，2012，42(1):72-75.(in Chinese)

［12］ ZHU D D，LI ZH Q，SUN_F，et al..Simultaneous strain and temperature measurement system with fiber Bragg grating［J］.SPIE，2007，6279:627968.

［13］ 姜明順，孟玲，隋青美，等.一種新穎的雙邊緣濾波光纖布拉格光柵解調技術［J］.光電子·激光，2011，22(3):355-358.JIANG M SH，MENG L，SUI Q M，et al..A novel double edged filter wavelength interrogation technology for FBG［J］.J.Optoelectronics·Laser，2011，22(3):355-358.(in Chinese)

［14］ 鄒紅波，梁大開，曾捷，等.基于級聯長周期光纖光柵的光纖布拉格光柵解調系統［J］.南京航空航天大學學報，2011，43(6):723-727.ZOU H B，LIANG D K，ZENG J，et al..FBG demodulation system based on cascaded long-period fiber grating［J］.J.Nanjing University Aeronautics Astronautics，2011，43(6):723-727.(in Chinese)

［15］ 梁有程，江紹基，余志強，等.基于非對稱F-P濾波器的光纖光柵解調技術［J］.激光與紅外工程，2007，36(6):906-909.LIANG Y CH，JIANG SH J，YU ZH Q，et al..Fiber Bragg grating sensor demodulation technique based on asymmetric FP filter［J］.Infrared and Laser Engineering，2007，36(6):906-909.(in Chinese)

［16］ 喬學光，丁鋒，賈振安，等.一種基于ASE光源的邊緣濾波解調技術的研究［J］.光電子·激光，2009，20(9):1170-1173.QIAO X G，DING F，JIA ZH A，et al..Research on a demodulation technology based on edge of linear filters of ASE light source［J］.J.Optoelectronics·Laser，2009，20(9):1170-1173.(in Chinese)

［17］ 喬學光，丁鋒，賈振安，等.基于光源濾波的高精度光纖光柵地震檢波解調系統［J］.光學學報，2010，30(8):2219-2223.QIAO X G，DING F，JIA ZH A，et al..High precision optical filter Bragg grating demodulation system based on the source filtering for seismic detection［J］.Acta Optica Sinica，2010，30(8):2219-2223.(in Chinese)

［18］ 陸青，詹亞歌，向世清.光纖光柵應力傳感器信號檢測中雙值問題的研究［J］.中國激光，2004，31(8):988-992 LU Q，ZHAN Y G，XING SH Q.Two-values question in signal detecting of strain sensor based on fiber Bragg gratings［J］.Chinese J.Lasers，2004，31(8):988-992.(in Chinese)

［19］ 詹亞歌，陸青，向世清，等.優化光纖光柵傳感器匹配光柵解調方法的研究［J］.光子學報，2004，33(6):711-715.ZHAN Y G，LU Q，XIANG SH Q，et al..Study on the optimization of matched grating interrogation technique of fiber grating sensor［J］.Acta Photonica Sinica，2004，33(6):711-715.(in Chinese)

［20］ 賈振安，鄭德琳，劉穎剛，等.一種快速光纖光柵匹配解調系統的研究［J］.光通信技術，2012，6:1-3.JIA ZH A，ZHENG D L，LIU Y G，et al..Study of fast fiber grating matching demodulation system［J］.Technology Optical Communication，2012，6:1-3.(in Chinese)

［21］ 王軍.光纖F-P及FBG傳感器通用解調系統研究與設計［D］.重慶:重慶大學，2006.WANG J.Study and design of general demodulation system for fiber F-P sensor and FBG sensor［D］.Chongqing:Chongqing University，2006.(in Chinese)

［22］ 陳亮，黃俊斌，顧宏燦，等.一種實時校準的光纖Bragg光柵傳感器解調系統［J］.傳感器與微系統，2009，28(7):89-91.CHEN L，HUANG J B，GU H C，et al..Real-time calibrating demodulation system of fiber Bragg grating sensor［J］.Transducer and Micro System Technologies，2009，28(7):89-91.(in Chinese)

［23］ 劉琨，劉鐵根，江俊峰，等.基于FBG傳感系統的可調光濾波器非線性研究［J］.光電子·激光，2010，21(7):970-973.LIU K，LIU T G，JIANG J F，et al.Nonlinearity investigation of tunable optical based on FBG sensing system［J］.J.Op-toelectronics Laser，2010，21(7):970-973.(in Chinese)

［24］ XU M G，GEIGER H，ARCHAMBAULT J L，et al..Novel interrogating system for fiber Bragg grating sensors using an acousto-optic tunable filter［J］.Electronics Letters，1993，29:1510-1511.

［25］ COROY T，MEASURES R M.Active wavelength demodulation of a Bragg grating fiber optic strain sensor using a quantum well electro absorption filtering detector［J］.Electronics Letters，1996，32(19):1811-1812.

［26］ BALL G A，MOREY W W，CHEO P K.Fiber laser source/analyzer for Bragg grating sensor array interrogation［J］.IEEE J.Lightwave Technology，1994，12:700-703.

［27］ 張治國，張民，王立芊.一種基于反射式SOA的FBG傳感解調方法［J］.光電子·激光，2011，22(9):1286-1289.ZHANG ZH G，ZHANG M，WANG L Q.A FBG wavelength demodulation method based on reflective SOA［J］.J.Optoelectronics Laser，2011，22(9):1286-1289.(in Chinese)

［28］ KERSEY A D，MOREY W W.Multiplexed Bragg grating fibre-laser strain-sensor system mode-locked interrogation［J］.Electronics Letters，1993，29(1):112-114.

［29］ YUN S H，RICHARDSON D J，KIM B Y.Interrogation of fiber grating sensor arrays with a wavelength-swept fiber laser［J］.Optics Letters，1998，23(11):843-845.

［30］ DONG X Y，SHAO L Y，FU H Y，et al..Intensity-modulated fiber Bragg grating sensor system based on radio-frequency signal measurement［J］.Opt.Lett.，2008，33(5):482-484.

［31］ DONG X Y，YANG X F，ZHAO C L，et al..A novel temperature-insensitive fiber Bragg grating sensor for displacement measurement［J］.Smart Mater.Struct.，2005，14(2):N7-N10.

［32］ 劉波，童崢嶸，曾劍，等.一種利用啁啾光柵反射濾波的光纖光柵傳感解調方法［J］.光子學報，2004，33(1):57-60.LIU B，TONG ZH R，ZENG J，et al..A demodulation method based on chirp grating reflective filter in fiber Bragg grating sensing system［J］.Acta Photonica Sinica，2004，33(1):57-60.(in Chinese)

［33］ 李志全，曹平，任曉麗，等.啁啾光柵解調的準分布式光纖Bragg光柵傳感器［J］.光電子·激光，2011，22(4):491-494.LI ZH Q，CAO P，REN X L，et al..Quasi-distributed fiber Bragg grating sensor using the demodulation of chirped grating［J］.J.Optoelectronics·Laser，2011，22(4):491-494.(in Chinese)

［34］ CHEN S，HU Y，ZHANG L，et al..Digital spatial and wavelength domain multiplexing of fiber Bragg grating based sensors［J］.Proceedings of the Optical Fiber Sensors Conference(OSF-12)，Williamsburg，VA USA，1997:448-451.

［35］ 姚遠，易本順，肖進勝.光纖光柵傳感器的波長解調技術研究進展［J］.光通信技術，2007，11:41-45.YAO Y，YI B SH，XIAO J SH.Research progress in wavelength demodulation technology of fiber Bragg grating sensors［J］.Technology Optical Communication，2007，11:41-45.(in Chinese)

［36］ 崔劍，懂小鵬，吳兆喜，等.基于FBG實際反射譜匹配的FBG峰值波長偏移量的高精度確定方法［J］.中國激光，2011，38(7):0705001(1-5).CUI J，DONG X P，WU ZH X，et al..A high_precision method for determining the FBG peak wavelength shift based on FBG actual reflection spectrum match［J］.Chinese J.Lasers，2011，38(7):0705001(1-5).(in Chinese)

［37］ KERSEY A D，BERKOFF T A，MORIE W.High resolution fiber-grating based strain sensor with interferometric wavelength-shift detection［J］.Electron Lett.，1992，28(3):236-238.

［38］ 張錦龍，余重秀，王葵如，等.基于XPM的鎖相光纖光柵傳感器解調系統［J］.光電子·激光，2008，19(6):743-745.ZHANG J L，YU CH X，WANG K R，et al..Demodulation system for phase-locked fiber grating sensor based on XPM［J］.J.Optoelectronics·Laser，2008，19(6):743-745.(in Chinese)

［39］ 余有龍，譚華耀，鐘永康.基于干涉解調技術的光纖光柵傳感系統［J］.光學學報，2001，21(8):987-989.YU Y L，TAM H Y，ZHONG Y K.A fiber Bragg grating sensor system with interferometer demodulation technique［J］.Acta Optica Sinica，2001，21(8):987-989.(in Chinese)

［40］ SEUNG HWAN CHUNG，JUNGHO KIM，BONG AHN YU，et al..A fiber Bragg grating sensor demodulation technique using a polarization maintaining fiber loop mirror［J］.IEEE Photonics Technology Letters，2001(13):1343 ～ 1345.

［41］ 張錦龍，王葵如，余重秀，等.基于保偏光纖的高精度光纖光柵傳感解調方案［J］.中國激光，2009，36(3):727-731.ZHANG J L，WANG K R，YU CH X，et al..A high precision demodulation scheme for fiber grating sensors based on polarization-maintaining fiber［J］.Chinese J.Lasers，2009，36(3):727-731.(in Chinese)

［42］ ZHAO D H，SHU X W，et al..Fiber bragg grating sensor interrogation using chirped fiber grating based sagnac loop［J］.IEEE Sensors J.，2003，3(6):734-738.

［43］ 王葵如，張錦龍，余重秀，等.利用光纖偏振分束器和保偏光纖的傳感解調系統［J］.光學 精密工程，2010，18(9):1923-1928.WANG K R，ZHANG J L，YU CH X，et al..Sensor demodulation system using PBS and PMF［J］.Opt.Precision Eng.，2010，18(9):1923-1928.(in Chinese)