0 引言

    光纤布喇格光栅（FBG）[1]的中心波长会随着外界物理量（如温度[2]、应变[3]、应力[4]等因素）的改变而改变，因此它可用作传感器实现对物理量的测量。此外，FBG还具有重量轻、体积小、不易影响被测环境等优点[5] ，被广泛应用于环境检测、生化工业和生命科学等需要高精度温度测量的领域。然而，目前基于FBG的温度传感器的灵敏度不高，采用灵敏度更高的波长位移解调技术是提高传感器灵敏度的方法之一。目前，解调技术包括匹配滤波技术[6]、可调滤波技术[7]、边缘滤波技术[8]等。其中，边缘滤波技术无需扫描光纤光栅光谱便可以直接将光纤光栅波长转换为功率或输出电压，具有检测精度高、性价比高、不易受光源输出功率影响、工作稳定等优势，因而得到学者们更多的研究。

    倾斜光纤光栅（TFBG） [9]与普通FBG的纤芯折射率调制是均匀的，但TFBG平面与光纤的切向呈一定倾角，导致了多种复杂的模式耦合，这种特性被应用在制造滤波器[10]、光谱分析仪[11]、传感器[12]和其它光学器件[13]中。2020年，田鑫等人[14]设计了一种基于TFBG的受激布里渊散射滤波器，对后向受激布里渊散射（SBS）信号的平均滤除率高于16 dB。2021年，吕清明等人[15]提出了一种双通道探针式81° TFBG传感器，对肝癌患者的血清具有较好的特异性响应。TFBG不仅可用作传感器，也可用作解调系统[16]。此外，通过提高TFBG光谱的透射深度，系统的传感灵敏度和解调灵敏度也随之提高。2014年，ZHENG J等人[17]设计了一种啁啾光栅级联TFBG的功率参考折射率计，啁啾光栅反射的信号光能第二次通过TFBG，从而提高了光谱的透射深度。这种结构需要采用与TFBG带宽匹配的啁啾光栅，但啁啾光栅难以覆盖TFBG的谱宽，且限制了透射深度的增加。本文在文献[18]的基础上，设计一种基于TFBG边缘滤波的FBG温度传感器，以提高系统的温度灵敏度。

3 结束语

    本文设计了一种基于TFBG边缘滤波解调的FBG温度传感器。当TFBG所处环境折射率大于TFBG包层折射率时，由于TFBG具有线性度良好的光谱特性，本文通过级联光纤环形镜使FBG光谱2次经TFBG，这样可以将波长信号转换为功率信号，从而解调出由温度变化引起的光栅中心波长的变化。这种方法显著提高了传感器的温度灵敏度。实验研究表明：在23~78 ℃的温度变化内，传感器测得的中心波长功率与温度有着良好的线性关系，4个FBG的温度灵敏度分别为-0.175 6、0.446 8、0.498 8、0.731 8 nw/℃。