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光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)型传感器是一类对超声波敏感的传感器,利用光纤激光器的瞬变响应的特点,可以将高频的超声信号实时的反映在激光器的输出功率上。但是,传统强度调制的FBG型超声传感器很容易受到外界温度、应变等物理量的影响,所以很容易导致FBG工作点漂移,从而影响到传感器对超声信号的探测效果。其次,光纤激光器在室温下有强烈的模式竞争效应,所以实现基于频分复用的多通道超声探测是十分困难的。 针对以上问题,论文提出并展示了一种基于波长相关偏振分离技术的FBG型多路复用超声传感器。在该传感器中,多对布拉格反射波长不同的匹配光栅对同时被用做系统的梳状滤波器和超声传感器。每对匹配光栅由一个长栅区光纤光栅(Long Fiber Bragg Grating, LFBG)和一个短栅区光纤光栅(Short Fiber Bragg Grating, SFBG)组成,并且LFBG与SFBG反射光谱的倾斜部分相互交叠。由于FBG 栅区长度较短的 SFBG 对超声更为敏感,所以当外界存在超声时,LFBG 和SFBG 的反射光谱之间会发生相对漂移。因此,激光器腔内损耗会受到 LFBG 和SFBG之间反射光谱相对漂移的调制,通过检测超声系统输出光强变化即可实现对超声波的检测。此外,LFBG和SFBG被并排粘合在铝板表面。由于外界温度、应变对两个光栅反射光谱影响近似相同,所以不影响超声的测量,可以较好的实现自适应超声探测。同时,论文提出了一种波长相关偏振分离技术以实现多路复用的超声探测。该技术可以使不同波长上激光的偏振状态分离开,通过偏振烧孔(Polarization Hole Burning, PHB)效应有效抑制掺铒光纤激光器中的模式竞争,保证稳定的多波长激光振荡。因此,利用该多波长掺铒光纤激光器可以实现多通道的超声传感。论文中,利用该波长相关偏振分离技术已经实现了四通道的超声探测,并且传感器具有很强的应变、温度自适应性。 本文提出的传感器很好地解决了传统FBG型超声传感器多点探测和自适应探测的问题,具有潜在的应用价值。