Addressed fiber Bragg structures in quasi-distributed microwave-photonic sensor systems

Abstract

The article describes the theory and technique of addressed fiber Bragg structures and a new class of microwave-photonic sensory systems based thereon, the distinctive feature of which is that the fiber Bragg structure forms two ultra-narrowband frequency components separated by a unique address frequency spacing. The offset of the central frequencies of the Bragg structures is determined via processing a beat signal of the address frequencies on the photodetector, with its parameters making it possible to evaluate the physical fields applied. We formulate and solve a problem of unambiguously determining the central (Bragg) frequency shift of the addressed fiber Bragg structures with unique address frequencies and the same Bragg frequency. These are then combined into a single multi-sensor system with multiplexed response reception on a single photodetector.

Multicast Fiber Bragg Structures in Microwave Photonics Sensor Systems

“…Чтобы МАВБС можно было использовать в качестве чувствительного элемента радиофотонных сенсорных систем, необходимо потребовать выполнения дополнительного условия, а именно -в область анализа светового потока должен попадать отклик только от формирующих адрес частот МАВБС во всем измерительном диапазоне [18]. Для многосенсорных систем добавляется требование уникальности комбинаций адресных частот МАВБС.…”

“…где A1, A2, A3 -амплитуды светового отклика; 1, 2, 3 -начальные фазы сигнала на несущих частотах 1, 2 и 3. Выходной ток фотоприемника F(t) пропорционален квадрату светового потока S(t) с исключением из него колебаний на оптических (терагерцовых) частотах [17,18]:…”

“…Заметим, что в частном случае, когда одна из амплитуд равна нулю, коэффициент модуляции совпадает с точностью до постоянного множителя с коэффициентом модуляции двухчастотных биений [18].…”

“…Такая частота инвариантна к воздействию внешних физических полей и не меняется при смещении центральной частоты АВБС [17]. Адресные волоконные брэгговские структуры одновременно являются и формирователем двухчастотного излучения (за счет включения в их структуру оптических частотных составляющих, разнесенных на радиочастоту) и чувствительным элементом измерительных систем (за счет того, что разностная частота между оптическими составляющими инвариантна к контролируемым физическим полям), которые позволяют строить распределенные сенсорные системы с большим количеством датчиков без сложных оптико-электронных схем (за счет того, что набор разностных частот датчиков в массиве взаимно ортогонален) [17,18].…”

Addressed Fiber Bragg Structures in Load Sensing Wheel Hub Bearings

“…In order to solve the abovementioned issue, the addressed fiber Bragg structures (AFBS) have been developed [27][28][29][30][31][32][33][34] and further expanded into multi-addressed fiber Bragg structures [35]. Two approaches for AFBS design have been proposed to date: 2λ-FBG and 2π-FBG.…”