RU2602998C1 - Method of controlling spectral parameters fibre bragg grating - Google Patents
Method of controlling spectral parameters fibre bragg grating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2602998C1 RU2602998C1 RU2015136608/28A RU2015136608A RU2602998C1 RU 2602998 C1 RU2602998 C1 RU 2602998C1 RU 2015136608/28 A RU2015136608/28 A RU 2015136608/28A RU 2015136608 A RU2015136608 A RU 2015136608A RU 2602998 C1 RU2602998 C1 RU 2602998C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fbg
- radiation
- vcsel
- usf
- measured
- Prior art date
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 27
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 241000287219 Serinus canaria Species 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
- G01J3/1895—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating using fiber Bragg gratings or gratings integrated in a waveguide
Abstract
Description
Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических спектральных датчиках для контроля спектров волоконных брэгговских решеток (ВБР).The invention relates to the field of fiber optics and can be used in fiber-optic spectral sensors for monitoring the spectra of fiber Bragg gratings (FBG).
Основным параметром информационного сигнала волоконно-оптического спектрального датчика, в качестве чувствительного элемента которого выступает ВБР, является центральная длина волны отражения ВБР.The main parameter of the information signal of the fiber-optic spectral sensor, of which the FBG acts as a sensitive element, is the central wavelength of the reflection of the FBG.
Волоконная решетка Брэгга представляет собой участок волоконного световода (как правило, одномодового), в сердцевине которого наведена периодическая структура показателя преломления (ПП) с периодом L, имеющая определенное пространственное распределение. Как правило, решетка формируется в фоточувствительной сердцевине световода, в то время как ПП кварцевой оболочки остается неизменным. Такая структура обладает уникальными спектральными характеристиками, которые и определяют ее широкое применение в различных устройствах волоконной оптики.The Bragg fiber lattice is a section of a fiber (usually single-mode fiber), in the core of which a periodic structure of the refractive index (PP) with a period L with a certain spatial distribution is induced. As a rule, a grating is formed in the photosensitive core of the fiber, while the PP of the quartz cladding remains unchanged. Such a structure has unique spectral characteristics, which determine its widespread use in various devices of fiber optics.
ВБР связывают основную моду световода с той же модой, распространяющейся в противоположном направлении. Это означает, что на определенной длине волны распространяющееся по световоду излучение отражается от решетки полностью или частично. Центральная длина волны отражения ВБР определяется согласно условию Брэгга:FBGs connect the main mode of the fiber with the same mode propagating in the opposite direction. This means that at a certain wavelength, the radiation propagating through the fiber is reflected from the grating in whole or in part. The central wavelength of the FBG reflection is determined according to the Bragg condition:
где λBG - длина волны Брэгговского резонанса, 
Для получения спектральных характеристик ВБР используют оптический интеррогатор. Существует три основных принципа построения таких устройств:To obtain the spectral characteristics of FBG, an optical interrogator is used. There are three basic principles for constructing such devices:
- пространственное разделение входного излучения по длинам волн с помощью призмы или дифракционной решетки;- spatial separation of the input radiation according to wavelengths using a prism or diffraction grating;
- сканирование спектрального диапазона с помощью перестраиваемого источника оптического излучения (ИОИ);- scanning of the spectral range using a tunable optical radiation source (IOI);
- сканирование спектрального диапазона с помощью перестраиваемого оптического фильтра.- scanning of the spectral range using a tunable optical filter.
Известен способ контроля спектральных параметров ВБР [статья P.М. Toet, R.A.J. Hagen, Н.С. Hakkesteegt, J. Lugtenburg, M.P. "Maniscalco Miniature and low cost fiber bragg grating interrogator for structural monitoring in nano-satellites" International Conference on Space Optics - Tenerife, Canary Islands, Spain 7-10 October 2014], использующий поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором (vertical-cavity surface emitting laser - VCSEL) в качестве перестраиваемого ИОИ. Перестройка центральной длины волны излучения VCSEL происходит за счет подачи на него пилообразных токовых импульсов постоянной длительности. Построение спектра исследуемой ВБР производится с помощью вычисления временной задержки между сигналами с исследуемой и опорной ВБР, находящейся в покое.A known method of controlling the spectral parameters of FBG [article P.M. Toet, R.A.J. Hagen, N.S. Hakkesteegt, J. Lugtenburg, M.P. "Maniscalco Miniature and low cost fiber bragg grating interrogator for structural monitoring in nano-satellites" International Conference on Space Optics - Tenerife, Canary Islands, Spain 7-10 October 2014], using a vertical-cavity surface laser emitting laser - VCSEL) as a tunable IOI. The reconstruction of the central wavelength of the VCSEL radiation occurs due to the supply of sawtooth current pulses of constant duration to it. The spectrum of the investigated FBG is constructed by calculating the time delay between the signals from the investigated and reference FBG, which is at rest.
Недостатками известного способа являются относительно низкая частота обновления данных, низкая разрешающая способность, большое количество дополнительных оптических элементов, необходимость температурной и вибрационной стабилизации опорной ВБР.The disadvantages of this method are the relatively low refresh rate, low resolution, a large number of additional optical elements, the need for temperature and vibration stabilization of the reference FBG.
Известен способ контроля спектральных параметров ВБР, выбранный в качестве прототипа [статья В. Van Ное, Е. Bosman, J. Missinne, S. Kalathimekkad, G. Lee "Low-cost fully integrated fiber Bragg grating interrogation system" Proc. SPIE 8351, Third Asia Pacific Optical Sensors Conference - 31 January 2012], использующий VCSEL в качестве перестраиваемого ИОИ. Перестройка центральной длины волны излучения VCSEL происходит за счет подачи на него пилообразных токовых импульсов постоянной длительности. При этом значение тока накачки изменяется от 0.1 мА до 4 мА с шагом 0.01 мА. Построение спектров производится путем сопоставления данных о смещении центральной длины волны излучения VCSEL при увеличении тока накачки с регистрируемой оптической мощностью сигнала ВБР.A known method of controlling the spectral parameters of FBG, selected as a prototype [article B. Van Noe, E. Bosman, J. Missinne, S. Kalathimekkad, G. Lee "Low-cost fully integrated fiber Bragg grating interrogation system" Proc. SPIE 8351, Third Asia Pacific Optical Sensors Conference - January 31, 2012], using VCSEL as a tunable IOI. The reconstruction of the central wavelength of the VCSEL radiation occurs due to the supply of sawtooth current pulses of constant duration to it. In this case, the value of the pump current varies from 0.1 mA to 4 mA in steps of 0.01 mA. The spectra are constructed by comparing the data on the shift of the central wavelength of the VCSEL radiation with an increase in the pump current with the recorded optical power of the FBG signal.
Недостатками известного способа являются относительно низкая частота обновления данных, низкий диапазон перестройки центральной длины волны излучения VCSEL, обусловленный способом его управления.The disadvantages of this method are the relatively low refresh rate, low tuning range of the central wavelength of the VCSEL radiation, due to the control method.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в обеспечении контроля спектральных параметров ВБР с повышенной точностью в широком диапазоне длин волн.The problem to which this invention is directed, is to control the spectral parameters of FBG with increased accuracy in a wide range of wavelengths.
Технический результат достигается за счет перестройки центральной длины волны излучения VCSEL в заданном диапазоне с помощью подачи на VCSEL прямоугольных токовых импульсов с постоянной длительностью от 1 до 500 мкс и величиной до 12 мА.The technical result is achieved by tuning the central wavelength of the VCSEL radiation in a given range by applying rectangular current pulses to the VCSEL with a constant duration from 1 to 500 μs and a value of up to 12 mA.
Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
В способе контроля спектральных параметров волоконной брэгговской решетки (ВБР), включающем ее облучение излучением перестраиваемого поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором (VCSEL), облучение ВБР осуществляют при подаче на VCSEL прямоугольных токовых импульсов с постоянной длительностью от 1 до 500 мкс и величиной до 12 мА, измеряют отраженное от ВБР излучение и преобразуют его во временной сигнал, осуществляют преобразование измеренного временного сигнала в спектр ВБР с последующим определением искомых спектральных параметров, а преобразование измеренного временного сигнала в спектр ВБР производят с помощью предварительно построенной нормировочной кривой, характеризующей временную динамику изменения центральной длины волны источника излучения VCSEL в течение одного прямоугольного токового импульса, а для построения нормировочной кривой используют перестраиваемый узкополосный спектральный фильтр (УСФ), облучают его излучением VCSEL при подаче на него прямоугольных токовых импульсов с постоянной длительностью от 1 до 500 мкс и величиной до 12 мА и измеряют спектр УСФ, представляющий зависимость длины волны отраженного от УСФ излучения от мощности отраженного от УСФ излучения и временной сигнал УСФ, представляющий зависимость отраженной от УСФ мощности излучения от времени от начала токового импульса, по измеренным зависимостям определяют динамику изменения центральной длины волны излучения VCSEL в течение подаваемого на него прямоугольного импульса путем сопоставления спектральных параметров УСФ с соответствующими им временными параметрами сигнала УСФ, измеренными от начала токового импульса.In a method for controlling the spectral parameters of a fiber Bragg grating (FBG), including irradiating it with a tunable surface-emitting laser with a vertical resonator (VCSEL), FBG irradiation is performed by applying rectangular current pulses to the VCSEL with a constant duration from 1 to 500 μs and up to 12 mA, the radiation reflected from the FBG is measured and converted into a temporary signal, the measured time signal is converted to the FBG spectrum with the subsequent determination of the desired spectral pairs meters, and the conversion of the measured time signal into the FBG spectrum is performed using a previously constructed normalization curve characterizing the temporal dynamics of the central wavelength of the VCSEL radiation source during one rectangular current pulse, and a tunable narrow-band spectral filter (USF) is used to construct the normalization curve, irradiated its radiation VCSEL when applying rectangular current pulses to it with a constant duration from 1 to 500 μs and a value of up to 12 mA and measure USF spectrum, representing the dependence of the wavelength of the radiation reflected from the USF on the power of the radiation reflected from the USF and the time signal USF, representing the dependence of the radiation power reflected on the USF on time from the start of the current pulse, from the measured dependences determine the dynamics of the change in the central wavelength of the VCSEL radiation during a rectangular pulse on it by comparing the spectral parameters of the USF with the corresponding time parameters of the USF signal, measured from the beginning of the current and pulse.
Сущность заявляемого способа поясняется следующим. В способе контроля спектральных параметров ВБР, включающем облучение ВБР излучением перестраиваемого поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором и построение спектра ВБР, осуществляют перестройку центральной длины волны излучения путем подачи на VCSEL прямоугольных токовых импульсов с постоянной длительностью от 1 до 500 мкс, их значение по току составляет не более 12 мА. При подаче на VCSEL таких импульсов происходит нагрев активной области лазера, вызывающий нагрев брэгговских отражателей, входящих в структуру VCSEL и расположенных в непосредственной близости от активной области VCSEL. Нагрев обуславливает смещение длины волны отражения брэгговских отражателей, что вызывает изменение центральной длины волны излучения лазера в течение импульса до 3 нм. При воздействии на ВБР таким излучением получают временной отклик, характеризующий спектр ВБР. Временной отклик преобразуется в спектр с помощью нормировочной кривой путем замены данных по временной оси соответствующими значениями длин волн. Измерение величины перестройки центральной длины волны излучения лазера производилось с помощью контрольного оптического анализатора спектра.The essence of the proposed method is illustrated by the following. In the method for controlling the spectral parameters of FBGs, including irradiating FBGs with radiation from a tunable surface-emitting laser with a vertical resonator and constructing the spectrum of FBGs, the central wavelength of the radiation is tuned by applying rectangular current pulses with constant duration from 1 to 500 μs to the VCSEL, their current value is no more than 12 mA. When such pulses are applied to the VCSEL, the active region of the laser is heated, causing the Bragg reflectors included in the VCSEL structure and located in close proximity to the VCSEL active region to be heated. The heating causes a shift in the reflection wavelength of the Bragg reflectors, which causes a change in the central wavelength of the laser radiation during the pulse to 3 nm. When exposed to FBG with such radiation, a temporary response is obtained that characterizes the spectrum of the FBG. The time response is converted into a spectrum using a normalization curve by replacing the data along the time axis with the corresponding wavelengths. The tuning of the central laser wavelength was measured using a control optical spectrum analyzer.
Нормировочная кривая, характеризующая временную динамику изменения центральной длины волны источника излучения VCSEL в течение одного прямоугольного токового импульса, строится по точкам с помощью определения взаимосвязи между временным сигналом перестраиваемого узкополосного спектрального фильтра (УСФ), представляющего зависимость отраженной от перестраиваемого УСФ мощности излучения от времени от начала токового импульса, измеренным с помощью фотоприемного устройства, и спектром перестраиваемого УСФ, представляющего зависимость отраженной от перестраиваемого УСФ мощности излучения от длины волны отраженного от перестраиваемого УСФ излучения, измеренным с помощью контрольного оптического анализатора спектра при облучении перестраиваемого УСФ поверхностно-излучающим лазером с вертикальным резонатором (VCSEL), работающем в указанном выше режиме. В ходе построения каждой отдельной точки нормировочной кривой производится сопоставление временного сигнала перестраиваемого УСФ и спектра перестраиваемого УСФ для каждого уникального положения центральной длины волны отражения перестраиваемого УСФ, достигаемого с помощью смещения центральной длины волны отражения УСФ. Перестройка УСФ производится во всем диапазоне перестройки центральной длины волны VCSEL. В качестве перестраиваемого УСФ использовалась ВБР. Перестройка центральной длины волны отражения ВБР производилась за счет прикладывания к ВБР механического напряжения (растяжения), вызывающего изменение периода ВБР, а также изменение локального показателя преломления сердцевины оптического волокна обусловленного упругооптическим эффектом. В результате полученная кривая характеризует временную динамику изменения центральной длины волны излучения VCSEL в течение каждого токового импульса во всем диапазоне перестройки.A normalization curve characterizing the temporal dynamics of the change in the central wavelength of the VCSEL radiation source during one rectangular current pulse is plotted by points by determining the relationship between the time signal of a tunable narrow-band spectral filter (SPF), which represents the dependence of the radiation power reflected from the tunable SPF on time from the beginning current pulse, measured using a photodetector, and a spectrum of tunable USF, representing the dependence reflected from the tunable USF radiation power from the wavelength reflected from the tuned USF radiation, measured using a control optical spectrum analyzer when the tunable USF is irradiated with a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) operating in the above mode. During the construction of each individual point of the normalization curve, the time signal of the tunable UVF and the spectrum of the tunable UVF are compared for each unique position of the central reflection wavelength of the tunable UVF, achieved by shifting the central reflection wavelength of the UVF. USF tuning is performed over the entire range of the VCSEL center wavelength tuning. As a tunable USF, FBG was used. The reconstruction of the central wavelength of the FBG reflection was carried out by applying mechanical stress (tension) to the FBG, which causes a change in the FBG period, as well as a change in the local refractive index of the core of the optical fiber due to the elasto-optical effect. As a result, the obtained curve characterizes the temporal dynamics of the change in the central wavelength of the VCSEL radiation during each current pulse in the entire tuning range.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 представлена зависимость изменения центральной длины волны излучения VCSEL от времени от начала импульса, на фиг. 3 представлены полученные спектры ВБР.The essence of the proposed method is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a structural diagram of a device that implements the method, FIG. 2 shows the dependence of the change in the central wavelength of the VCSEL radiation on time on the start of the pulse, FIG. 3 shows the obtained FBG spectra.
Устройство содержит блок контроля перестройки длины волны излучения 1, соединенный с ИОИ 2 и представляющий собой электрическую схему, которая задает длительность подаваемых на VCSEL токовых импульсов, тем самым определяя диапазон перестройки центральной длины волны перестраиваемого ИОИ 2 в диапазоне от λmin до λmax. ИОИ 2 является поверхностно-излучающим лазером с вертикальным резонатором типа VCSEL с встроенным элементом Пельтье, обеспечивающим термостабилизацию VCSEL и фиксацию центральной длины волны излучения в режиме постоянного излучения. Выход ИОИ 2 оптически подключен к входу оптической схемы 3, которая содержит оптический разветвитель в конфигурации 1×2 с коэффициентом деления 50/50 с подключенной к нему ВБР. Оптическая схема 3 оптически соединена с входом фотоприемного устройства (ФПУ) 4, которое детектирует оптическое излучение на выходе оптической схемы 3 и преобразует оптический сигнал в электрический сигнал. Выход ФПУ 4 подключен к входу микросхемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5. Выход АЦП 5 соединен с входом блока цифровой обработки сигналов (ЦОС) 6, который представляет собой программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС). Блок ЦОС 6 содержит: блок контроля перестройки длины волны излучения 1, блок конвертирования сигнала из временной области в спектральную 7, блок вычисления спектральных характеристик 8. Блоки 1, 7-8 реализованы программным способом в программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС). Вход блока конвертирования сигнала из временной области в спектральную 7 подключен к выходу АЦП 5. Выход блока конвертирования сигнала из временной области в спектральную 7 соединен с входом блока вычисления спектральных характеристик 8.The device contains a control unit for tuning the wavelength of
Заявляемый способ реализуется следующим образом. Блок контроля перестройки длины волны излучения 1 задает диапазон перестройки длины волны излучения λmin-λmax во времени при помощи изменения длительности и периода следования прямоугольных токовых импульсов, подаваемых на ИОИ 2. Импульс от источника оптического излучения 2 попадает в оптическую схему 3, которая содержит ВБР, подключенную к ИОИ и ФПУ через оптический разветвитель в конфигурации 1×2 с коэффициентом деления 50/50. Центральная длина волны отражения ВБР находится в пределах перестройки длины волны излучения VCSEL, в результате чего на ФПУ поступает сигнал с задержкой по времени от начала импульса, характеризующий спектр ВБР. Задержка обусловлена изменением центральной длины волны излучения VCSEL в течение токового импульса. ФПУ 4 преобразует оптический сигнал на выходе оптической схемы 3 в электрический сигнал. Далее сигнал попадает в блок аналого-цифрового преобразования сигнала 5. Блок конвертирования сигнала из временной области в спектральную 7 преобразует временной сигнал с АЦП в спектр с помощью нормировочной кривой, описывающей динамику изменения длины волны излучения VCSEL во времени, путем замены данных по временной оси соответствующими значениями длин волн. Далее из полученного спектра средствами блока вычисления спектральных характеристик 8 рассчитываются необходимые спектральные параметры ВБР.The inventive method is implemented as follows. The control unit for tuning the wavelength of
В качестве конкретного примера выполнения предлагается способ контроля спектральных параметров ВБР с помощью перестраиваемого источника оптического излучения типа VCSEL, в котором исследуется спектр ВБР, записанной в изотропное волокно.As a specific example of implementation, a method for controlling the spectral parameters of an FBG using a tunable VCSEL type optical radiation source is proposed, in which the spectrum of a FBG recorded in an isotropic fiber is studied.
В качестве источника оптического излучения используется полупроводниковый поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором типа VCSEL. В качестве блока контроля перестройки длины волны источника оптического излучения используется микросхема драйвера стабилизации и формирования токовых импульсов МАХ3869 производства Maxim Integrated. Она принимает сигналы управления непосредственно от ПЛИС Altera Cyclone V 5СЕА4.A VCSEL-type semiconductor surface-emitting laser with a vertical resonator is used as an optical radiation source. As a control unit for tuning the wavelength of the optical radiation source, the driver stabilization and current pulse generation chip MAX3869 manufactured by Maxim Integrated is used. It receives control signals directly from the Altera Cyclone V 5CEA4 FPGA.
Для термической стабилизации VCSEL используется контроллер элемента Пельтье, который регулирует температуру источника оптического излучения. В качестве ФПУ используется фотодиодный модуль PDI-40-RM.For thermal stabilization of VCSEL, a Peltier element controller is used, which controls the temperature of the optical radiation source. As the FPU, the PDI-40-RM photodiode module is used.
Обработка сигнала производилась при помощи 16-битного АЦП и программируемой логической интегральной схемы. В качестве способа обработки спектральных данных ВБР может быть использован предложенный способ. Обработка информационного сигнала волоконно-оптического спектрально датчика реализована в программируемой логической интегральной схеме.Signal processing was performed using a 16-bit ADC and a programmable logic integrated circuit. As a method for processing spectral data of FBG, the proposed method can be used. Processing the information signal of the fiber-optic spectral sensor is implemented in a programmable logic integrated circuit.
В качестве примера проводилось исследование спектра ВБР. В качестве физического воздействия на ВБР, вызывающего смещение центральной длины волны отражения, к ВБР последовательно прикладывалась растягивающая сила величиной от 0 до 3,5 Н. В ходе исследования измерялся спектр ВБР с помощью предлагаемого способа контроля спектральных параметров волоконной брэгговской решетки и контрольного оптического анализатора спектра YOKOGAWA AQ6370C. На фиг. 3 представлены полученные спектры ВБР, где сплошной черной линией отмечены спектры, полученные с помощью контрольного оптического анализатора спектра, пунктирной линией отмечены спектры, построенные с помощью предлагаемого способа. Максимальная частота обновления данных - 10 кГц, величина рассогласования центральной длины волны отражения ВБР, рассчитанная по полученным спектрам, с данными контрольного оптического анализатора спектра не превышает 10 пм.As an example, the FBG spectrum was studied. As a physical effect on the FBG, causing a shift in the central reflection wavelength, a tensile force of 0 to 3.5 N was successively applied to the FBG. During the study, the FBG spectrum was measured using the proposed method for controlling the spectral parameters of the fiber Bragg grating and a control optical spectrum analyzer YOKOGAWA AQ6370C. In FIG. 3 shows the obtained FBG spectra, where the solid black line indicates the spectra obtained using the control optical spectrum analyzer, the dashed line indicates the spectra constructed using the proposed method. The maximum data refresh rate is 10 kHz; the discrepancy in the central FBG reflection wavelength calculated from the obtained spectra with the data of the control optical spectrum analyzer does not exceed 10 pm.
Таким образом, заявляемый способ контроля спектральных параметров волоконных решеток Брэгга с помощью перестраиваемого поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором обеспечивает построение спектров ВБР, по которым определяют спектральные параметры ВБР с точностью до 10 пм на частоте до 10 кГц в диапазоне перестройки источника оптического излучения до 3 нм.Thus, the inventive method for controlling the spectral parameters of Bragg fiber gratings using a tunable surface-emitting laser with a vertical resonator provides the construction of FBG spectra, which determine the FBG spectral parameters with an accuracy of 10 pm at a frequency of 10 kHz in the tuning range of the optical radiation source up to 3 nm
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136608/28A RU2602998C1 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Method of controlling spectral parameters fibre bragg grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136608/28A RU2602998C1 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Method of controlling spectral parameters fibre bragg grating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2602998C1 true RU2602998C1 (en) | 2016-11-20 |
Family
ID=57760009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015136608/28A RU2602998C1 (en) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | Method of controlling spectral parameters fibre bragg grating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2602998C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700736C1 (en) * | 2018-08-21 | 2019-09-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Device and method of measuring spectral characteristics of fiber-optic bragg gratings |
| RU210292U1 (en) * | 2021-10-22 | 2022-04-06 | Общество с ограниченной ответственностью "АДМ Фотоникс" (ООО "АДМ Фотоникс") | A device for measuring the reflectance spectrum of a fiber Bragg grating |
| RU2783171C1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-11-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method and apparatus for polling sensor elements of fibre bragg gratings through the end of the fibre using an annular speckle pattern |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413259C1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-02-27 | Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) | Method of detecting signals of measuring transducers based on bragg gratings, recorded in single fibre optical guide |
| CN102798457A (en) * | 2012-08-20 | 2012-11-28 | 暨南大学 | System and method for sensing VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) based ultrahigh-speed FBG (Fiber Bragg Grating) |
-
2015
- 2015-08-27 RU RU2015136608/28A patent/RU2602998C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413259C1 (en) * | 2009-07-20 | 2011-02-27 | Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (ИАПУ ДВО РАН) | Method of detecting signals of measuring transducers based on bragg gratings, recorded in single fibre optical guide |
| CN102798457A (en) * | 2012-08-20 | 2012-11-28 | 暨南大学 | System and method for sensing VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) based ultrahigh-speed FBG (Fiber Bragg Grating) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| B. Van Hoe и др. "Low-cost fully integrated fiber Bragg grating interrogation system", Third Asia Pacific Optical Sensors Conference, Proceedings. OF SPIE, т.8351, 2012 г., стр. 83510U-1 - 83510U-8. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2700736C1 (en) * | 2018-08-21 | 2019-09-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Device and method of measuring spectral characteristics of fiber-optic bragg gratings |
| RU2783171C1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-11-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method and apparatus for polling sensor elements of fibre bragg gratings through the end of the fibre using an annular speckle pattern |
| RU210292U1 (en) * | 2021-10-22 | 2022-04-06 | Общество с ограниченной ответственностью "АДМ Фотоникс" (ООО "АДМ Фотоникс") | A device for measuring the reflectance spectrum of a fiber Bragg grating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6021285B2 (en) | Use of optical device and fiber Bragg grating | |
| CA2899044C (en) | Multi-peak reference grating | |
| EP2082203A2 (en) | Fiber optic device for measuring a parameter of interest | |
| Wen et al. | Slow-light fiber-Bragg-grating strain sensor with a 280-femtostrain/√ Hz resolution | |
| JP5894993B2 (en) | Slow light fiber Bragg grating sensor | |
| KR101577720B1 (en) | Fiber optic electric field sensor and method for measuring electric field | |
| RU102256U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS | |
| Yu et al. | Polarimetric multilongitudinal mode fiber laser for simultaneous measurement of strain and temperature | |
| Skolianos et al. | Measuring attostrains in a slow-light fiber Bragg grating | |
| JP5168700B2 (en) | Wavelength detection type optical fiber sensor system | |
| RU2602998C1 (en) | Method of controlling spectral parameters fibre bragg grating | |
| CN105806374A (en) | Fiber bragg grating wavelength demodulation method | |
| KR101113778B1 (en) | Probe using bragg grating and fabry perot interferometer, fiber sensor system and sensing method thereof | |
| WO2016118441A1 (en) | Birefringent multi-peak optical reference element and birefringent sensor system | |
| RU2434208C2 (en) | Fibre-optic device for measuring temperature distribution (versions) | |
| CN109612601B (en) | Power equipment temperature and partial discharge integrated detection system and method | |
| US20150362386A1 (en) | Fiber optic sensor system and method | |
| JP3565231B2 (en) | Optical fiber temperature sensor and fixture | |
| RU2437063C1 (en) | Fibre-optic sensor system | |
| RU2623710C1 (en) | Method of determining the symmetrical optical structure (versions) central frequency and device for its implementation | |
| D’Agostino et al. | A monolithically integrated AWG based wavelength interrogator with 180 nm working range and pm resolution | |
| KR100275784B1 (en) | Fiber laser sensor using an long period grating as a bragg wavelength demodulation filter | |
| RU2520963C2 (en) | Optic fibre measuring system (versions) | |
| dos Santos et al. | A Simple Spectral Interrogation System for Optical Fiber Sensors | |
| KR20170086264A (en) | Aparatus and method for measuring physical quantitiy based on time and wavelegnth division multiplexing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190604 Effective date: 20190604 |