仪器仪表学报

作者：邢宇航，李 红，孙广开，胡林聪，祝连庆

单位：邢宇航,1. 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室,,李 红,1. 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，2. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室,,孙广开,1. 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，2. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室,,胡林聪,2. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室,,祝连庆,1. 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室，2. 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室，3. 广州南沙光子感知技术研究院,

关键词：光纤光栅传感;解调光谱仪;解调;细芯光纤

基金：国家自然科学基金项目(52375524)、北京学者计划研究项目(BJXZ2021-012-00046)资助

面向细芯光纤光栅传感应用,针对接入光纤芯径不适配所引起的光学成像分辨率较低、光能损失较大、成像质量较差的问题,本文以双光栅二次色散解调光学系统为模型,对比分析了常规单模光纤与不同规格芯径细芯光纤分别接入分光光谱解调模块时对成像和解调精度的影响,模拟了系统成像光斑分辨率、光束发散角、接收面辐照度和MTF曲线在截止频率处取值的变化情况。计算结果表明,当光纤芯径从8μm减小至2μm时,分辨率从0.8nm提升到0.1nm。接收面辐照度随芯径值缩小逐渐提升,芯径小于4.8μm后接收面光能利用率达到极限74.98%,曝光时间缩减为常规状态下0.36倍。MTF曲线在截止频率处取值与芯径值呈抛物线相关,芯径取4.2μm时图像接近衍射极限。本文提出并验证了光纤芯径与分光光谱解调成像指标的相关关系,为不同芯径光纤光栅传感的解调技术提供了参考和借鉴。

来源：2025年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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