光纤传感研究进展
基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术研究
基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术研究光纤布拉格光栅传感技术是利用光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating, FBG）作为信号传输和反射元件，进行物理量或化学量测量的一种先进技术。
FBG传感器由于具有抗干扰、高灵敏度、低成本、便于集成等优点，被广泛应用于工业自动化、航空航天、海洋等领域。
近年来，随着机器学习技术的发展，基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术也进一步得到了发展和应用。
一、光纤布拉格光栅传感技术的优势光纤布拉格光栅传感技术具有以下几个优势：1. 高灵敏度：FBG传感器具有高灵敏度和高稳定性，能够对细微的物理量或化学量进行测量和监测。
2. 抗干扰：FBG传感器利用光学技术进行测量和反馈，免受电磁干扰影响，具有高抗干扰能力，能够在复杂环境下可靠地工作。
3. 低成本：传统的物理量或化学量测量方法需要昂贵的传感器和设备，而FBG传感器可以通过自制或批量化生产实现低成本生产，降低了生产和应用成本。
4. 便于集成：FBG传感器可以通过光纤技术与其他设备进行集成，实现多个传感器的同时监测和反馈，提高了生产效率和精度。
二、基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术的发展基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术是将机器学习技术应用于光纤布拉格光栅传感技术中，将传感器测得的数据通过算法和模型进行学习和处理，实现对物理量或化学量的精准预测和监测。
近年来，随着机器学习技术的发展和FBG传感器的应用范围的不断拓展，基于机器学习的光纤布拉格光栅传感技术也得到了快速发展和应用。
1. 监测结构健康光纤布拉格光栅传感技术可以用于监测结构健康状况，如桥梁、建筑物、大型机械等。
利用FBG传感器监测结构物的应力、挠度、变形等物理量，并将数据传输到机器学习算法中进行学习和处理，可以实现对结构健康状况的预测和监测。
2. 监测环境污染光纤布拉格光栅传感技术还可以用于监测环境的污染状况，如大气污染、水质污染等。
利用FBG传感器监测环境参数的变化，如气体浓度、水质指标等，并将数据传输到机器学习算法中进行学习和处理，可以实现对环境污染状况的预测和监测。
《2024年分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》范文
《分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》篇一一、引言随着现代科技的不断进步，分布式光纤传感技术以其独特的优势在众多领域得到了广泛应用。
特别是在结构健康监测领域，分布式光纤传感技术因其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力，成为了结构应变及开裂监测的重要手段。
本文将详细探讨分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究。
二、分布式光纤传感技术概述分布式光纤传感技术是一种基于光纤的光学传感技术，通过在光纤中传输的光信号与外界环境相互作用，实现对温度、应变、振动等物理量的测量。
其核心原理是利用光时域反射技术（OTDR）和光频域反射技术（OFDR）等手段，对光纤中的后向散射光信号进行分析，从而获取沿光纤分布的物理量信息。
三、分布式光纤传感技术在结构应变监测中的应用（一）应用原理在结构应变监测中，分布式光纤传感技术通过将光纤埋设或粘贴在结构物表面或内部，利用光纤对结构物的微小形变进行感知和测量。
当结构物发生形变时，光纤中的光信号会随之发生变化，通过分析这些变化，可以推算出结构物的应变情况。
（二）应用案例以大型桥梁结构为例，通过在桥梁关键部位埋设光纤传感器，可以实时监测桥梁的应变分布情况。
一旦发现异常应变，可以及时采取措施，避免桥梁发生结构性损伤或垮塌事故。
四、分布式光纤传感技术在结构开裂监测中的应用（一）应用原理在结构开裂监测中，分布式光纤传感技术可以通过检测光纤中光信号的突然变化来预测和监测结构的开裂。
当结构发生开裂时，由于裂缝的产生和发展，光纤中的光信号会受到影响，这些变化可以被传感器捕捉并分析，从而实现对结构开裂的监测。
（二）应用案例以建筑物结构为例，通过在建筑物的关键部位布设光纤传感器，可以实时监测建筑物的开裂情况。
这对于预防建筑物因开裂而导致的安全事关重大，能够为建筑物的维护和修缮提供有力支持。
五、结论分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中具有重要的应用价值。
其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力使其成为了现代结构健康监测的重要手段。
2024年光纤光栅传感器市场发展现状
2024年光纤光栅传感器市场发展现状摘要光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅技术的传感器，通过对光纤光栅进行测量和分析，实现对温度、应变、压力等物理量的传感和监测。
本文分析了光纤光栅传感器的市场发展现状，包括技术进展、应用领域和市场规模等方面，并对未来的发展趋势进行展望。
1. 引言光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅技术的传感器，具有高灵敏度、抗干扰能力强、体积小等优点，在工业、医疗、航空航天等领域有广泛的应用。
近年来，随着技术的不断进步和需求的增加，光纤光栅传感器市场也呈现出快速发展的态势。
2. 技术进展光纤光栅传感器技术在过去几十年中取得了长足的发展。
最早的光纤光栅传感器采用单点传感的方式，只能实现对单个物理量的监测。
随着技术的进步，现在的光纤光栅传感器可以实现对多个物理量的同时监测，并且具有更高的精度和灵敏度。
另外，随着微纳制造技术的发展，光纤光栅传感器的体积也不断减小，尺寸更加紧凑，便于在复杂环境中的安装和应用。
此外，光纤光栅传感器还与其他传感技术结合，如惯性导航、无线通信等，提高了其在实际应用中的性能和功能。
3. 应用领域光纤光栅传感器在众多领域中都有着广泛的应用。
其中，工业领域是其主要应用领域之一。
工业中的光纤光栅传感器主要应用于温度、压力、应变等物理量的监测和控制。
另外，光纤光栅传感器在医疗领域也有重要的应用，如生物医学传感、病情监测等方面。
此外，光纤光栅传感器在航空航天、海洋工程、能源领域等也有广泛的应用。
例如，在航空航天领域，光纤光栅传感器可以用于飞行器结构的监测和故障诊断，提高飞行安全性。
在海洋工程领域，光纤光栅传感器可以实现对海水温度、压力等参数的监测，为海洋资源开发和环境保护提供数据支持。
4. 市场规模光纤光栅传感器市场在过去几年中呈现出快速增长的趋势。
根据市场研究机构的数据显示，全球光纤光栅传感器市场规模从2015年的约10亿美元增长到2020年的约20亿美元，年复合增长率超过10%。
光纤传感技术在隧道安全监测中的应用研究
光纤传感技术在隧道安全监测中的应用研究近年来，隧道建设日益发展，成为现代道路和铁路交通建设中的重要组成部分。
隧道建设方便了人们的出行，提高了运输效率，但同时也带来了一系列安全隐患。
隧道中的温度、湿度、压力、振动等参数的变化对隧道的使用寿命和安全性有着重要的影响。
传统的隧道安全监测技术往往难以满足隧道使用者对安全的需求，光纤传感技术在隧道安全监测中的应用成为研究热点。
一、光纤传感技术的基本原理光纤传感技术是将光纤作为传感器的一个部分，通过测量光纤中光的强度、相位、偏振、色散等参数变化，来检测其外部环境的变化。
在实际应用中，光纤传感器的基本成分为光源、光纤和探测器。
光源负责提供光源，一般采用半导体激光器，其能量可调，频谱宽带，功率大，是制备高质量光纤传感器的基础。
光纤是光纤传感器的基本部分，可以用于测量温度、应变、压力等物理量。
光纤可分为步进折射率光纤、布里渊光纤、拉曼光纤、光纤光栅等。
探测器用于检测光信号的输出，包括光电探测器和光子探测器。
光电探测器通常具有较高的响应速度和较小的噪声，但是光子探测器具有更高的灵敏度和更低的噪声。
二、光纤传感技术在隧道安全监测中的应用1、温度监测隧道中的温度变化较大，会影响隧道的使用寿命和安全性。
传统的温度监测技术往往需要大量的传感器和线缆，难以覆盖整个隧道，而光纤传感技术则能够有效地解决这一问题。
光纤布里渊温度传感器可以测量光纤中的温度变化，具有高灵敏度、高分辨率和远程监测等优点。
该技术不需要对光纤进行任何特殊处理，可以快速覆盖整个隧道，并且可以实现实时监测。
2、应变监测隧道结构的应变变化对隧道的安全性和使用寿命有着重要的影响。
传统的应变监测技术往往需要大量的传感器和线缆，而且难以在隧道中布置。
而光纤传感技术则能够解决这一问题，可以有效地实现对隧道结构的应变监测。
光纤布里渊应变传感器具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性等优点。
该技术不仅能够探测静态应变，还能够实时监测动态应变。
光纤声发射传感器的研究现状与展望
２ 光纤 Ａ Ｅ传 感 器 的 研 究
近几十年来 ， 声发射检测 技术作 为一种新 的无损 检测 技术得到了迅速发展。声 发射 （ ｃｕｔ ｍｉ ｉ ， Ｅ 又称 ａｏ ｓｃｅ ｓ ｏ Ａ ） ｉ ｓｎ 应力波发射 ， 是材料 中局域 源快速 释放能 量而产生 瞬态 弹
性波的一种现象 。在外部条件下 ， 固体 （ 材料或零 件 ） 的
ｔｃ ｎ ｌ ｇｅ ｆｏ ｔ ｓ ａ ｏ ｓｉｓ ａ ｄ ｅｅ ｔ ｎｃ ． ｈ ｒ ｃ ｐｅ，ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｏ ｐ ｉ ， ｃ ｕ ｔ ｎ ｌｃ ｒ ｉｓ Ｔ ｅ ｐ ｉ ｉ ｌ ｈ ｒ ｐ ｒ ｃ ｃ ｏ ｎ ｙ，ａ ｌ ａ ｈ ａｅ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆ ｓｗｅｌ ｓ ｔｅ ｌ ｔｓ ｖ ｌ ｐ ｎ ｄ ｏ ｉ ｒｏ ｔ ＡＥ ｓ ｎ ｏ ， ｒ ｎｒ ｕ ｅ ． ｈ ｐ ａ ｔ ｌ ｐ ｌ ｔ ｓ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｓ ｒ ｆ ｅ — ｐｉ ｅ ｓ ｒ ｗｅｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｅ ｒ ｃｉａ ａ ｐ ｉａｉｎ ｆ ｄｆ ｒ ｎ ｓ ｎ ｏ ｓ ｎ ａ ｏ ｓ ｆ ｌ ｓ ｗｅｅ ｂ ｃ ｏ ｃ ｃ ｏ ｆ ｉ ｖ ｒ ｕ ｅ ｄ ｒ ｉ ｉ ｉ ｕ ｔ ｔｄ Ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｐ ｏ ｌ ｍｓ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｎ ｎ ｒｓ ｅ ｔ ｆｆ ｅ — ｐ ｉ Ｅ ｓ ｎ ｏ ｒ ｌ ｕ ｒ ｒ ． ｌ ｓｒ ｅ ． ｈ ｒｓ ｎ ｒ ｂｅ ， ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｅ ｄ ａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃ ｂ ｒｏ ｔ Ａ ｅ ｓ ｒｗｅ ｅ ａｓ ｐ ｔｆ ｗａｄ ｌ ａ ｔ ｏ ｉ ｃ ｏ ｏ
缺 陷 或 潜 在 缺 陷 改 变 状态 而 自动发 出瞬 态 弹 性 波 的现 象亦
称声发射。用仪 器探测 、 记录 、 分析声发射信号和利用声发 射信号推断声发射源的技 术称 为声 发射技术 。 传统的 Ａ Ｅ传感器 多采用 谐振 式压 电传 感器 ， 主要 其 缺点是 ： 体积大 ， 频带 窄 ， 须与物体 接触 ， 必 不能 在高 温 、 强
光纤传感技术在石油化工安全监测中的应用研究
光纤传感技术在石油化工安全监测中的应用研究随着现代工业的迅猛发展，石油化工行业对安全监测的需求也日益增加。
随之而来的是对新型监测技术的探索，以提高石油化工工艺的安全性和效率。
光纤传感技术作为一种新兴的监测技术，具备传感范围广、高精度、实时性好等特点，在石油化工安全监测领域得到了广泛研究和应用。
一、光纤传感技术的基本原理光纤传感技术是利用光纤作为传感元件，通过光信号与物理量相互作用，最终将物理量转化成光信号输出。
它主要依靠光纤的特殊结构和光的特性进行传输和检测。
在石油化工安全监测中，通过在光纤上引入特殊的物质或结构，可以实现对温度、压力、振动、电磁场等多种物理量的实时监测。
二、温度监测在石油化工工艺中，温度是一个重要的参数，对生产过程和设备安全具有重要意义。
光纤传感技术可以通过光纤的热传导效应和光纤的光衰减特性，实现对温度的高精度监测。
通过在光纤上引入光纤光栅传感器，可以实现对温度变化的快速响应和精确测量。
三、压力监测在石油化工过程中，液体和气体的压力是衡量工艺安全性的重要指标。
光纤传感技术可以利用光纤光栅或光纤布拉格光栅等传感器，通过测量光纤的压力变化来实现对压力的实时监测。
相比传统的压力传感器，光纤传感器具有体积小、抗干扰性强等优势，可以适用于狭小空间和复杂环境中的压力监测。
四、振动监测在石油化工设备运行过程中，常常伴随着振动现象，这不仅对设备寿命造成影响，还可能导致设备故障和事故发生。
光纤传感技术可以通过光纤光栅传感器等设备，实现对振动信号的高精度监测和分析。
通过对振动信号进行实时监测和处理，能够预测设备的故障、研判设备的可靠性，并可以根据预警进行相应的维护和修复。
五、泄漏监测石油化工过程中，泄漏事故往往给环境和人员带来重大的安全和健康风险。
光纤传感技术可以通过在地下或设备表面敷设光纤，并利用光纤光学特性和光纤长距离传输的特点，实现对泄漏的实时监测和定位。
通过监测光信号的强度变化和频率变化，可以准确判断是否发生泄漏，并及时采取措施进行处理，防止事故的发生和扩大。
基于光纤孔传感器的强磁场测量研究
基于光纤孔传感器的强磁场测量研究强磁场是许多领域的重要实验条件，例如磁共振成像、材料研究以及粒子物理实验等。
然而，对于强磁场的测量一直以来都是一个具有挑战性的问题，传统的磁场测量设备往往无法在高磁场环境下正常工作。
近年来，基于光纤孔传感器的强磁场测量技术得到了广泛关注和研究。
光纤孔传感器是一种基于光纤的传感器，能够通过监测光纤中传输的光信号的特性变化来获取外界环境的参数信息。
在强磁场测量中，传统的电子传感器容易受到磁场的干扰而失效，而光纤孔传感器则能够在高磁场环境下稳定工作。
这是因为光纤不带电流，不受磁场的影响，能够很好地隔离传感器和测量环境。
光纤孔传感器的原理是利用磁场对光的拉曼散射效应造成劈尖的改变。
当光信号通过光纤孔传感器时，光的频率会发生散射，这个散射光的频率通过光纤传回到信号接收端进行分析和测量。
强磁场会对光的频率散射产生影响，因此通过分析散射光的频率，就可以获得强磁场的信息。
为了提高测量的精度和可靠性，研究人员通常会对光纤孔传感器进行优化和改进。
一种常见的优化方法是增加传感器的灵敏度。
传统的光纤孔传感器在强磁场下的灵敏度可能较低，无法满足实际需求。
因此，研究人员通过引入特殊材料或改变传感器结构来增强传感器的灵敏度。
此外，研究人员还对光纤孔传感器进行了进一步的应用拓展。
除了强磁场测量外，光纤孔传感器还可以用于其他环境参数的测量，如温度、压力和湿度等。
这使得光纤孔传感器在实际应用中具有更广泛的应用前景。
然而，尽管基于光纤孔传感器的强磁场测量技术在实验室中已经得到了验证，但仍然存在一些挑战和待解决的问题。
例如，如何提高传感器的精度和稳定性，以及如何减少外部干扰对测量结果的影响等。
这些问题需要进一步的研究和探索。
总之，基于光纤孔传感器的强磁场测量技术是一种具有潜力的技术，能够在传统测量设备无法正常工作的高磁场环境下实现测量。
通过优化传感器的结构和材料，以及拓展其应用领域，这一技术未来有望在磁共振成像、材料研究等领域发挥重要作用。
光纤传感中的信号处理与滤波算法研究
光纤传感中的信号处理与滤波算法研究概述：在现代通信和传感技术中，光纤传感技术已经显示出许多潜在的应用，例如温度测量、应变测量、气体感测等等。
光纤传感技术的关键在于准确地处理接收到的光信号，并采用适当的滤波算法来提取有用的信息。
本文将重点研究光纤传感中的信号处理与滤波算法。
一、光纤传感的原理及应用光纤传感技术基于光纤作为传感元件，通过光的传输和变化来实现对环境参数的感测。
传感信号被光纤传输到检测设备，然后经过信号处理和滤波算法提取有用信息。
光纤传感技术具有高灵敏度、抗干扰和远距离传输等优势，广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
二、光纤传感中的信号处理1. 光纤传感信号的特点光纤传感信号具有高灵敏度、宽带宽、低噪声等特点，但也存在信号衰减、光纤非线性等问题。
在信号处理过程中，需要考虑这些特点，并选择合适的算法来提高信号质量。
2. 信号采集与传输在光纤传感中，信号的采集和传输是关键步骤。
光纤传感系统通常由光纤传感头、光源、接收器等组成。
传感头将环境参数转化为光信号，并通过光纤将信号传输到接收器。
在信号采集和传输过程中，需要充分考虑信号的损耗和噪声，并采用合适的技术提高信号的质量。
3. 光纤传感信号的调理与增强在接收到光纤传感信号后，需要对信号进行调理和增强，以提高信号质量和可靠性。
信号调理包括增益调节、频率范围选择、滤波器设计等。
需要根据具体的传感任务和应用需求，选择恰当的算法和技术来进行信号调理和增强。
三、滤波算法在光纤传感中的应用1. 低通滤波算法低通滤波器用于消除高频噪声和杂散信号，提高信号的质量和抗干扰性。
常见的低通滤波算法包括巴特沃斯滤波器、Butterworth滤波器等。
这些算法能够在一定的频率范围内传递有用的信号，同时削弱高频噪声和杂散信号的影响。
2. 高通滤波算法高通滤波器用于去除低频噪声和杂散信号，突出信号中的高频部分。
常见的高通滤波算法包括带通滤波器、巴特沃斯滤波器等。
这些算法可以在一定的频率范围内传递高频信号，同时削弱低频噪声和杂散信号。
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大容量传感无源光网络的新进展
更新时间：2014-04-04 作者： 该文章已被浏览75次
光纤传感目前仍然主要局限于分立的光纤传感器件以及单点或多点式光纤传感系统。这一
方面制约了光纤传感产业自身的发展，另一方面也越来越不适应光纤传感应用网络化的发展
需求。例如一个大跨度桥梁的健康监测需要数千个光纤传感器，高速铁路、石油管线等需要
数百公里的超长距离监测，而大规模光纤传感网在海洋资源勘探等领域也有着特殊的需求。
因此，光纤传感网是光纤传感技术发展的必然趋势。针对光纤传感网高效扩容这一技术难题，
需要从组网机理、接入方法、寻址方法、及信息处理技术等方面进行深入研究。
光学与电子信息学院物联网接入小组一直从事光纤传感组网和扩容技术的研究。在刘德
明教授和孙琪真副教授的指导下，博士生李晓磊提出混合波分/时分复用的传感网扩容方法，
研发了传感无源光网络的局端光传感终端、光分配网络和用户终端光传感单元，构建大容量
传感无源光网络平台，实现多点、多参数、多结构、多功能的融合传感。在此基础上，设计
了自反馈型的非平衡MZI-SI分布式振动传感器，实现了32时分/8波分共256个传感器的
大规模复用，研制了一套针对建筑物安全警戒的分布式光纤周界防入侵系统，并通过了为期
6个月的现场测试，相关研究成果发表在Journal of Lightwave Technology上。进一步的，
研究小组针对单光纤的传感复用扩容技术进行了深入研究，提出“微结构光时域反射（M-OTDR：
Microstructure－Optical time domin refecltor）”原创理论与方法，将光纤微结构单元
的高灵敏传感优势与OTDR方法的分布式定位优势有机结合。博士生李晓磊提出一种基于超
弱光纤布拉格光栅的微结构法布里-珀罗传感器，不仅同时具有波长编码和频率编码特性，
而且插入损耗小，具备大规模复用的潜力。采用混合频分/波分复用技术，理论上单纤复用
容量可达数千个，相关研究成果发表在Optics Express上。此外，研究小组在白光干涉型
光纤传感技术基础上，研究适合于长距离光纤传感网的信号处理方法。孙琪真副教授和硕士
生王贺提出“二次FFT定位算法”，通过对传感信号频响曲线进行第二次快速傅里叶变换和
局部高斯拟合处理，能快速提取出隐含在陷波曲线中的零点频率信息，进而计算出事件发生
位置。相比于传统系统中的陷波点直接寻找方法，能极大的避免随机误差，提高定位精度和
稳定性。更为重要的是，该算法从频率上对事件位置进行判断，能突破传统技术不能实现多
点同时定位的缺陷，相关研究成果发表在Optics Express上。
微纳光纤传感器和激光器的研究新进展
更新时间：2014-04-04 作者： 该文章已被浏览67次
微纳光纤是尺度在微米及亚微米级别的特种光波导结构，相比于普通光纤具有独特的光
学特性。其表面具有很强的倏逝场，与外界能够产生强烈的相互作用。外部环境会直接影响
微纳光纤导模光场的分布，采用光学手段测量光场特征参量变化，可以灵敏感知环境的变化。
同时，其结构尺寸决定制造的器件更加小巧轻便，并具有更好的柔韧性。因此，基于微纳光
纤的高灵敏传感器和微型化激光器成为目前研究的热点。
光学与电子信息学院的物联网接入研究组一直从事微纳光纤器件和应用的研究。在刘德
明教授和孙琪真副教授的指导下，博士生沃江海提出了基于微纳光纤波导倏逝场和
Mach-Zehnder干涉仪调制相位检测的高灵敏折射率传感机理，并实现了超高精度折射率和
温度传感测量，研究中提出利用可调光纤延时线精确调控干涉仪的相位补偿，从而将波长测
量转化为光程测量，在实现高灵敏度的同时实现线性测量，提高了传感器的可用性，相关研
究成果发表在Optics Letters上。进一步的，研究小组在微纳光纤复合结构及光学特性方
面进行了深入研究。孙琪真副教授和硕士生张杰君提出微纳光纤法布里-珀罗谐振微腔的创
新结构和“两步法”制备工艺， 结合光纤激光器及相干拍频检测技术实现了灵敏度达
911MHz/RIU的超高精度折射率测量，并具有小型化、高集成、温度自补偿等特点，相关研
究成果发表在Optics Letters上。在此工作基础上，研究小组提出利用微纳光纤法布里-
珀罗谐振微腔的光栅包络光谱和干涉仪精细梳状谱复合特性，结合频域处理方法实现多参量
的同时测量，并通过高斯拟合、滤波和插值复原等算法将光谱测量分辨率提高了一个数量级，
相关研究成果发表在Journal of Lightwave Technology上。此外，研究小组还进行了微纳
光纤在小型化滤波器和激光器中的应用研究。孙琪真副教授和硕士生贾卫华提出一种新型的
全微纳光纤法布里-珀罗滤波器。该滤波器由两个级联的微纳光纤Sagnac环构成，可通过扭
转一根经火焰加热法制备的微纳光纤直接获得，制备工艺简单，成本低廉。在整个光纤传输
带宽上具有非常优异的梳状滤波特性，宽带反射谱的平坦度优于2dB，自由光谱范围0.18nm，
消光比可达15 dB。将此滤波结构应用到环腔光纤激光器中，成功实现了室温下42个多波
长的稳定输出，在多波长、小型化光纤激光器领域具有研究价值和应用潜力，相关研究成果
发表在IEEE Photonics Technology Letters上。
光纤激光传感技术的新进展
更新时间：2014-04-04 作者： 该文章已被浏览55次
基于光纤激光器的传感测量是信息技术研究的重点，利用光纤激光器的超窄线宽、高边
模抑制比等优点，能有效提高传感测量的灵敏度和信噪比，因此受到了广泛关注。然而当前
光纤激光传感技术主要采用波长检测方法，测量成本高、精度较低，且光纤激光器的自身稳
定性较差，这些关键难题阻碍了激光传感技术的实际应用。
光学与电子信息学院的物联网接入研究小组一直从事光纤激光传感技术的研究。在刘德
明教授和孙琪真副教授的指导下，博士生沃江海提出以超短腔DBR光纤激光器为核心元件的
传感测量研究，显著提高了激光器的输出稳定性；并利用激光输出的两个正交偏振模式之间
的相干拍频，将波长测量转化为频率测量，通过成熟的电信号频率检测技术极大提高了检测
精度。研究小组在他人的研究基础上，根据光纤扭转对其本征双折射的调制机理，实现了高
精度的光纤扭转测量；同时根据对拍频变化周期的测量，能准确地得到扭转发生的位置，实
现分布式测量，对于工程结构健康监测领域中的形变检测具有重要意义，相关研究结果发表
在Optics Express上。进一步的，研究小组将此传感器应用拓展到生物医学领域，提出基
于超短腔DBR光纤激光器作为传感元件的人体呼吸、脉搏等测量技术，利用光纤横向作用力
与其双折射之间的线性关系，结合力学传感结构，能够实时、准确地获得待测者的呼吸幅度、
呼吸频率、脉搏频率和重搏波等重要信息，从而分析其生理状况。该研究对于无源、小型化
的光纤传感器在生物医学领域的应用具有一定的指导意义，相关结果发表在Journal of
Biomedical Optics上。同时，研究小组对环形腔光纤激光器的传感测量机理及应用也进行
了深入研究，孙琪真副教授和硕士生戴怡提出了一种基于双环腔单纵模光纤激光谐振拍频解
调的高精度传感技术，将两只相移光纤光栅作为超窄带滤波器平行放置于环形腔光纤激光器
中，从而形成稳定的双波长单纵模激射并产生相干拍频，测量输出电信号的频谱漂移，即可
实现应变、温度等的超高精度探测。进一步的，将两只相移光纤光栅分别作为液位检测的传
感单元及参考单元，结合浮子式机械结构设计将液位变化通过浮力转化为传感光栅的波长漂
移，利用该激光传感技术可以实现1.5mm测量范围内，测量灵敏度高达2.12×107MHz/m，
液位检测分辨率可达0.295μm，并具有自动温度补偿等优点。相关研究成果发表在Optics
Express上，由此技术研制的光纤水管仪可达10-8量级的测量精度，对于重大工程防震减
灾及信息科学等领域具有科学意义。