如图5所示,在一定波长范围内,从光纤入射的光经透镜 L1准直变成平行光进入 F-P 腔,在两个具有高反射率的平行反射镜之间产生多光束干涉,出射光经透镜 L2聚焦汇聚到探测器上。构成 F-P腔的两个高反射镜中一个固定,另一个在外力的作用下可以移动,且背面贴有压电陶瓷。F-P 腔腔长的伸长量与所加驱动电压成正比,当给压电陶瓷施加一个锯齿波扫描电压时,压电陶瓷将产生伸缩,从而可以改变 F-P 腔的腔长,使F-P 腔的透射光波长发生变化,实现对透射光波长可调谐的目的。表征可调谐F-P滤波器性能的参数主要有自由光谱范围(FSR)、精细度(Finesse)和带宽(Δν)。Р可调谐F-P滤波器必须具备以下几个基本的要求:首先,每一次只能有一条分离的谱线被通过,谱线的宽度要足够小,不能太宽;其次,在可调的 F-P 腔腔长变化范围内,要让所有的光谱都能依次通过;另外,腔长随时间变化的函数关系不应该太复杂,而应该相对简Р单些,最好是线性的,这样有助于控制 F-P 腔的腔长,从而简化后续计算;最后,应该考虑到,在实际的光纤光栅传感器系统中,所用宽带光源的出纤功率一般都比较小。因此,如果每一次通过可调谐 F-P 滤波器的光谱宽度趋于无穷小,则每次通过滤波器的光强会很弱,这样在光电探测部分所得到的光强也会很弱,这会增大后续信号处理的难度。若增加可调谐F-P滤波器的光谱带宽,则每次通过滤波器的光强会增强,但会降低分辨率。Р对此,本方案中建立了光谱的高斯数学模型,并进行了仿真,如图6~图8所示,给出了带宽为0.2nm的光纤光栅传感器与带宽分别为0.01、0.17、0.25nm的可调谐F-P滤波器的关系。左边的图表明了可调谐F-P滤波器带宽与输出光强的关系,右边的图标明了可调谐F-P滤波器与光纤光栅传感器的分辨率的关系。Р图6 可调谐F-P滤波器带宽为0.01nmР图7可调谐F-P滤波器带宽为0.17nm
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