DOI: 10.17586/2226-1494-2015-15-5-809-816


УДК681.787

ПОДСТРОЙКА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ИСТОЧНИКА ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКАХ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННЫХ БРЕГГОВСКИХ РЕШЕТОК

Алейник А. С., Киреенков А. Ю., Мехреньгин М. В., Чиргин М. А., Беликин М. Н.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Алейник А.С., Киреенков А.Ю., Мехреньгин М.В., Чиргин М.А., Беликин М.Н. Подстройка центральной длины волны источника оптического излучения в интерферометрических датчиках на основе волоконных брегговских решеток // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 5. С. 809–816.

Аннотация
Исследован волоконно-оптический интерферометрический датчик на основе массива волоконных решеток Брэгга. Описан механизм смещения спектра отражения волоконной решетки Брэгга в результате внешних воздействий температуры и статического давления. Экспериментально показано, что смещение спектров отражения решеток Брэгга приводит к уменьшению видности интерференционной картины. Предложен метод подстройки центральной длины волны источника оптического излучения в соответствии с текущими спектрами отражения решеток Брэгга, основанный на широтно-импульсной модуляции управляющего сигнала контроллера элемента Пельтье. В качестве источника оптического излучения использован полупроводниковый поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором, управляемый драйвером накачки. Метод реализован с помощью контроллера элемента Пельтье, регулирующего и стабилизирующего температуру источника оптического излучения, и программируемой логической интегральной схемы, управляющей контроллером элемента Пельтье. Экспериментально показано, что предложенный метод позволил регулировать температуру источника оптического излучения с шагом 0,05 К и подстраивать центральную длину волны источника оптического излучения с шагом 0,005 нм. Результаты экспериментов показали, что подстройка центральной длины волны излучения с шагом 0,005 нм позволяет обеспечить работоспособность массива из четырех волоконно-оптических датчиков на основе волоконных решеток Брэгга, сформированных в одном оптическом волокне, при изменении температуры решеток Брэгга от 0 °С до 300 °С и при механическом растяжении оптического волокна силой до 2 Н.

Ключевые слова: волоконно-оптический интерферометрический датчик, волоконная решетка Брэгга, поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором.

Благодарности. Работа выполнена в Университете ИТМО при финансовой поддержке Министерства образования и науки Россий- ской Федерации (проект № 02.G25.31.0044).

Список литературы
1. Cole J.H., Kirkendall C., Dandridge A., Cogdell G., Giallorenzi T.G. Twenty-five years of interferometric fiber optic acoustic sensors at the Naval Research Laboratory // Washington Academy of Sciences. 2004. V. 90. N 3. P. 40–57.
 
2. Lee B.H., Kim Y.H., Park K.S., Eom J.B., Kim M.J., Rho B.S., Choi H.Y. Interferometric fiber optic sensors // Sensors. 2012. V. 12. N 3. P. 2467–2486. doi: 10.3390/s120302467
 
3. Yin S., Ruffin P.B., Yu F.T.S. Fiber Optic Sensors. 2nd ed. CRC Press, 2008. 492 p
 
4. Zhang W., Liu Y., Li F. Fiber Bragg grating hydrophone with high sensitivity // Chinese Optics Letters. 2008. V. 6. N 9. P. 631–633. doi: 10.3788/COL20080609.0631
 
5. Cusano A., Campopiano S., D'Addio S., Balbi M., Balzarini S., Giordano M., Cutolo A. Optical fiber hydrophone using polymer-coated fiber Bragg grating // Proc. Optical Fiber Sensors (OFS 2006). Cancun, Mexico, 2006.
 
6. Okawara C., Himamura H., Nakata M., Uchida H. Fiber optic FBG interferometric hydrophone array using TDM and WDM // Technical Report. 2006. V. 6936. P. 13.
 
7. Куликов А.В. Волоконно-оптические акустические сенсоры на брэгговских решетках: дис. … канд. техн. наук. СПб.: НИУ ИТМО, 2012. 144 c.
 
8. Варжель С.В., Куликов А.В., Асеев В.А., Брунов В.С., Калько В.Г., Артеев В.А. Запись узкополосных волоконных брэгговских отражателей одиночным импульсом эксимерного лазера методом фазовой маски // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2011. № 5 (75). С. 27–30.
 
9. Варжель С.В., Куликов А.В., Мешковский И.К., Стригалев В.Е. Запись брэгговских решеток в двулучепреломляющем оптическом волокне одиночным 20-нс импульсом эксимерного лазера // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 4. С. 85–88.
 
10. Becker M., Bruckner S., Lindner E., Rothhardt M., Unger S., Kobelke J., Schuster K., Bartelt H. Fiber Bragg grating inscription with UV femtosecond exposure and two beam interference for fiber laser applications // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2010. V. 7750. Art. 775015–1. doi: 10.1117/12.871009
 
11. Плотников М.Ю. Волоконно-оптический гидрофон: дис. … канд. техн. наук. СПб.: НИУ ИТМО, 2014. 155 c.
 
12. Удд Э. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников. М.: Техносфера, 2008. 520 с.
 
13. Варжель С.В. Брэгговские дифракционные структуры для волоконно-оптических измерительных систем: дис. … канд. физ.-мат. наук. СПб.: НИУ ИТМО, 2012. 154 с.
 
14. Мунько А.С., Варжель С.В., Архипов С.В., Забиякин А.Н. Защитные покрытия волоконной решетки брэгга для уменьшения влияния механического воздействия на ее спектральные характеристики // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15. № 2. С. 241–245.
 
15. Thermoelectric Cooler (TEC) Controller ADN8831 Datasheet. Analog Devices. 20 p.
 
16. 128-Position I2C Compatible Digital Potentiometer ADN5247 Data Sheet. Analog Devices. 20 p.
 
17. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. 632 с.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика