欢迎访问《人工晶体学报》官方网站，今天是
人工晶体学报 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (8): 1155-1191.DOI: 10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2026.0110
• 专题·综合评述 • 下一篇
张景威1,2(
), 覃志威1,2, 李卓达1,2, 常馨予1,2, 陈晓乐1,2, 白志勇1,2, 徐锡镇1,2(), 王义平1,2, 何俊1,2
E-mail Alert
RSS收稿日期:2026-06-04
出版日期:2026-08-20
发布日期:2026-08-26
通信作者:
徐锡镇，博士，副教授。E-mail：xizhenxu@szu.edu.cn作者简介:张景威（2002—），男，广东省人，硕士研究生。E-mail：2510232193@mails.szu.edu.cn基金资助:
ZHANG Jingwei1,2(), QIN Zhiwei1,2, LI Zhuoda1,2, CHANG Xinyu1,2, CHEN Xiaole1,2, BAI Zhiyong1,2, XU Xizhen1,2(), WANG Yiping1,2, HE Jun1,2
Received:2026-06-04
Online:2026-08-20
Published:2026-08-26
摘要： 蓝宝石光纤布拉格光栅（SFBG）可在1 800 ℃以上实现原位、多点高精度测温，是航空发动机、核能与工业炉等极端环境监测的重要传感器。然而，蓝宝石光纤的强多模特性导致反射谱宽带、多峰叠加且对耦合与封装高度敏感，使其解调机理与传统石英光纤布拉格光栅（FBG）显著不同。本文围绕SFBG波长解调需求，系统梳理并对比光谱分析仪（OSA）阵列光谱仪直接测量及光学频域反射（OFDR）解调等技术路线，从解调速度、分辨率/精度、量程、复用能力与鲁棒性等关键指标总结代表性进展。进一步归纳提升信噪比与稳定性的工程与算法研究，包括模式滤除、模式减少、单模化与稳模、端面与耦合优化、高温封装、互相关算法及机器学习辅助算法等。最后从阵列波导光栅（AWG）小型化解调、扫频激光路线快速解调与干涉型高精度解调三方面展望SFBG解调系统的发展方向，为光纤高温及应变传感工程化实时解调的发展提供参考。
中图分类号:
张景威, 覃志威, 李卓达, 常馨予, 陈晓乐, 白志勇, 徐锡镇, 王义平, 何俊. 蓝宝石光纤布拉格光栅高温传感解调技术研究进展[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(8): 1155-1191.
ZHANG Jingwei, QIN Zhiwei, LI Zhuoda, CHANG Xinyu, CHEN Xiaole, BAI Zhiyong, XU Xizhen, WANG Yiping, HE Jun. Research Progress in High-Temperature Sensing Demodulation Technologies for Sapphire Fiber Bragg Gratings[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2026, 55(8): 1155-1191.
图1 FBG传感示意图
Fig.1 Schematic diagram of an FBG sensor
Fiber Bragg grating demodulation system | Schematic diagram of the FBG demodulation system | Research progress in related studies |
|---|---|---|
| 基于光谱仪直读式的解调方法 |  | Wang和Tang基于光谱仪直读的FBG传感解调系统通过实时获取FBG/LPFG反射或透射谱的波长漂移，实现温度、应变和液位等参量的解调［ |
| 基于InGaAs光电二极管线阵图像传感器的解调方法 |  | Li等采用InGaAs光电二极管线阵替代传统CCD的FBG阵列解调结合BFBG实现了适用于1.55 μm波段的FBG解调系统［ |
| 基于波长扫频光纤激光器的解调方法 |  | Wang等将波长扫频光纤激光用于FBG传感系统，实现了静态与动态信号的同步测量［ |
| 基于边缘滤波器的解调方法 |  | Ogawa等实现了采用光学边缘滤波器的无线便携式FBG解调系统［ |
| 基于LVF的解调方法 |  | Liu等建立了基于LVF的FBG解调模型，说明LVF与线阵探测器结合可将波长漂移转换为位置或强度分布变化，并通过质心法实现高分辨率波长解调［ |
| 基于扫描式FP滤波器/Mach-Zehnder干涉仪的解调方法 |  | Todd等构建的基于扫描式FP滤波器与3×3耦合器Mach-Zehnder干涉仪的FBG解调系统［ |
| 基于FP可调滤波器的解调方法 |  | Allan等采用MEMS FP可调滤波器实现复用FBG阵列解调系统［ |
| 基于AWG相对强度解调的解调方法 |  | Li等实现了AWG与光电探测器单片集成的解调芯片，实验表明该器件可达到约6.79 pm的解调精度、1 pm的分辨率和1.56 nm的动态范围［ |
| 基于OFDR的解调方法 |  | Wang等提出基于混沌的iOFDR方法，实现了高密度FBG阵列的有效解调［ |
| 基于FMCW的解调方法 |  | Perez-Herrera等针对FMCW光纤传感解调系统，研究了参考、复用及性能优化方法［ |
表1 FBG 解调系统相关图示
Table 1 Summary of figures related to FBG interrogation systems
Fiber Bragg grating demodulation system | Schematic diagram of the FBG demodulation system | Research progress in related studies |
|---|---|---|
| 基于光谱仪直读式的解调方法 | | Wang和Tang基于光谱仪直读的FBG传感解调系统通过实时获取FBG/LPFG反射或透射谱的波长漂移，实现温度、应变和液位等参量的解调［ |
| 基于InGaAs光电二极管线阵图像传感器的解调方法 | | Li等采用InGaAs光电二极管线阵替代传统CCD的FBG阵列解调结合BFBG实现了适用于1.55 μm波段的FBG解调系统［ |
| 基于波长扫频光纤激光器的解调方法 | | Wang等将波长扫频光纤激光用于FBG传感系统，实现了静态与动态信号的同步测量［ |
| 基于边缘滤波器的解调方法 | | Ogawa等实现了采用光学边缘滤波器的无线便携式FBG解调系统［ |
| 基于LVF的解调方法 | | Liu等建立了基于LVF的FBG解调模型，说明LVF与线阵探测器结合可将波长漂移转换为位置或强度分布变化，并通过质心法实现高分辨率波长解调［ |
| 基于扫描式FP滤波器/Mach-Zehnder干涉仪的解调方法 | | Todd等构建的基于扫描式FP滤波器与3×3耦合器Mach-Zehnder干涉仪的FBG解调系统［ |
| 基于FP可调滤波器的解调方法 | | Allan等采用MEMS FP可调滤波器实现复用FBG阵列解调系统［ |
| 基于AWG相对强度解调的解调方法 | | Li等实现了AWG与光电探测器单片集成的解调芯片，实验表明该器件可达到约6.79 pm的解调精度、1 pm的分辨率和1.56 nm的动态范围［ |
| 基于OFDR的解调方法 | | Wang等提出基于混沌的iOFDR方法，实现了高密度FBG阵列的有效解调［ |
| 基于FMCW的解调方法 | | Perez-Herrera等针对FMCW光纤传感解调系统，研究了参考、复用及性能优化方法［ |
图2 面向高温测量的三种主流蓝宝石光纤布拉格光栅解调系统及其典型反射光谱［9，32，138］。（a）FBG解调装置；（b）SFBG阵列光信号采集系统及反射光谱；（c）SFBG阵列光信号采集系统示意图，包括SFBG温度传感器、光学单元和电信号处理单元；（d）五个SFBG阵列的实测反射光谱；（e）基于OFDR原理的Luna光纤光栅解调仪不同光纤长度位置处SFBG反射光谱幅值分布
Fig.2 Three mainstream sapphire fiber Bragg grating interrogation systems for high-temperature measurements and their typical reflection spectra［9，32，138］. （a） FBG interrogation setup； （b） optical signal acquisition system and reflection spectra of an SFBG array； （c） schematic diagram of the SFBG array optical signal acquisition system， including the SFBG temperature sensor， optical unit， and electrical signal-processing unit； （d） measured reflection spectra of five SFBG in the array； （e） amplitude distribution of sapphire FBG reflection spectra at different fiber-length positions measured by a Luna fiber grating interrogator based on the OFDR principle
图3 SFBG光谱图［154］。（a）单个光栅；（b）光栅阵列
Fig.3 Reflection spectra of SFBG［154］. （a） Single grating； （b） grating array
图4 三种蓝宝石光纤样品S1~S3在长期高温退火后的表面形貌SEM照片。（a1）~（a3）1 530 ℃；（b1）~（b3）1 560 ℃；（c1）~（c3）1 600 ℃；（d1）~（d3）光纤样品表面损伤斑特征尺寸和刻蚀线特征宽度的变化情况，其中，S1为未封装样品，S2为封装样品，S3为经过应力释放处理的封装样品［146］
Fig.4 SEM images showing the surface topography of three sapphire fiber samples S1~S3 after long-time high-temperature annealing. （a1）~（a3） 1 530 ℃； （b1）~（b3） 1 560 ℃； （c1）~（c3） 1 600 ℃； （d1）~（d3） evolutions of the feature size of lossy spots and feature width of the etched lines on the surface of the fiber samples （S1， unpackaged sample； S2， packaged sample； S3， packaged sample with stress relaxation） ［146］
图5 蓝宝石光纤端面处理后的形貌及SFBG光谱［15］。（a）采用Miller钳压断得到的蓝宝石光纤端面；采用粒径为30 μm（b）、9 μm（c）、5 μm（d）、3 μm（e）和1 μm（f）的金刚石研磨膜抛光后的蓝宝石光纤端面；（g）不同端面处理方式下的SFBG光谱。样品信息缩写为［样品名称，耦合面，端面，研磨膜粒径］、［S1，0°，折射率匹配］、［S2，8°，断裂端面］、［（S3，S4，S5，S6，S7），8°，30°，（30，9，5，3，1 μm）］、［S8，8°，30°，折射率匹配］，插图为蓝宝石光纤显微图
Fig.5 Morphology of sapphire fiber end faces and corresponding SFBG spectra［15］. （a） Sapphire fiber end face obtained by cleaving with a Miller clamp； sapphire fiber end faces polished using diamond lapping films with particle sizes of 30 μm （b）， 9 μm （c）， 5 μm （d）， 3 μm （e）， and 1 μm （f）， respectively； （g） SFBG spectra under different end-face processing conditions. Sample abbreviations are given as ［sample name， coupling face， end face， lapping-film particle size］： ［S1， 0°， index matching］， ［S2， 8°， fractured end face］， ［（S3， S4， S5， S6， S7）， 8°， 30°， （30， 9， 5， 3， 1 μm）］， and ［S8， 8°， 30°， index matching］， the inset shows a microscopic image of the sapphire fiber
图6 多层逐线写入多层SFBG的显微图像及反射光谱［151］。（a）分别具有1层、2层和3层刻写结构的单层、双层和三层SFBG截面显微图像；（b）对应SFBG的侧向显微图像；（c）单层、双层和三层SFBG的反射光谱
Fig.6 Microscopic images and reflection spectra of multilayer SFBG fabricated by multilayer line-by-line writing［151］. （a） Cross-sectional microscopic images of single-layer， bilayer， and three-layer SFBGs with one， two， and three written layers， respectively； （b） corresponding side-view microscopic images of the SFBG； （c） reflection spectra of the single-layer， bilayer， and three-layer SFBG
图7 不同周期和螺旋直径HSFBG的显微图像及光谱对比［163］。（a）、（b）周期为1.332 μm、螺旋直径分别为15和30 μm的HSFBG显微图像；（c）、（d）周期为6.66 μm、螺旋直径分别为15和30 μm的 HSFBG显微图像；（e）螺旋直径分别为15、20、25、30和35 μm的HSFBG光谱对比。插图为20 nm波长范围内的局部放大图
Fig.7 Microscopic images and spectral comparison of HSFBG with different periods and helical diameters［163］. （a）， （b） Microscopic images of HSFBG with a period of 1.332 μm and helical diameters of 15 and 30 μm， respectively； （c）， （d） microscopic images of HSFBG with a period of 6.66 μm and helical diameters of 15 and 30 μm， respectively； （e） spectral comparison of HSFBG with helical diameters of 15， 20， 25， 30， and 35 μm. The inset shows a magnified view over a 20 nm wavelength range
图8 不同长度AMMF条件下蓝宝石光纤近场传输模式场及光学表征装置［15］。（a）光学特性表征实验装置示意图，包括蓝宝石光纤近场传输模式分布和SFBG反射光谱的测量；（b）不同AMMF长度下蓝宝石光纤近场传输模式场测量结果，分别对应1、50、500和1 000 m；（c）不同长度AMMF条件下SFBG反射峰形貌
Fig.8 Near-field transmission mode fields of sapphire fibers and optical characterization setup under different AMMF lengths［15］. （a） Schematic diagram of the optical characterization setup， including measurements of the near-field transmission mode distribution of the sapphire fiber and the SFBG reflection spectrum； （b） measured near-field transmission mode fields of sapphire fibers for AMMF lengths of 1， 50， 500， and 1 000 m， respectively； （c） SFBG reflection peak profiles under different AMMF lengths
图9 三种蓝宝石光纤布拉格光栅滤模技术及其反射光谱优化效果［139，144，151］。（a）所提出的蓝宝石光纤FBG传感系统的实验装置图，插图展示了熔接点和FBG结构的显微图像；（b）室温下测得的FBG光谱，蓝色曲线表示传统连接方式，即多模光纤（multimode fiber， MMF）直接连接到OSA；红色曲线表示所提出系统的测试结果；虚线表示高斯拟合结果；（c1）双层SFBG与入射MMF沿y轴偏置耦合示意图；（c2）沿x轴偏置耦合示意图；（d）无偏置（0 μm）、沿y轴偏置20 μm和沿x轴偏置20 μm时双层SFBG的反射光谱；（e）三步多层WBG制备工艺示意图；（f）单模SFBG的实验测量反射光谱
Fig.9 Three mode-filtering techniques for sapphire fiber Bragg gratings and their effects on reflection-spectrum optimization［139，144，151］. （a） Experimental setup of the proposed sapphire fiber FBG sensing system， the inset images show microscopic views of the splicing point and the FBG structure； （b） measured FBG spectrum at room temperature， the blue curve represents the conventional case， where the multimode fiber （MMF） is directly connected to the OSA； the red curve shows the result obtained using the proposed system， and the dashed curves indicate the Gaussian fitting results； （c1） schematic diagram of offset coupling between the bilayer SFBG and the input MMF along the y-axis； （c2） Schematic diagram of offset coupling along the x-axis； （d） reflection spectra of the bilayer SFBG without offset （0 μm）， with a 20 μm offset along the y-axis， and with a 20 μm offset along the x-axis； （e） diagram of the three-step multi-layer WBG fabrication process； （f） experimentally measured reflection spectrum of the single-modes SFBG
图10 螺旋锥形凹陷包层波导（HTDCW）飞秒激光直写制备的HTDCW与SFBG结构示意图［14］。（a）光在螺旋轨迹凹陷包层波导（HTDCW）中正向和反向传播时的模拟模式场（上）及光路示意图（下），HTDCW的截面结构示意图（右）；（b）通过与MMF、SMF和HTDCW对接耦合测得的SFBG反射光谱，插图：SFBG与MMF、SMF和HTDCW对接耦合的结构示意图；（c）在无振动和20 Hz振动条件下65次测量的波长离散分布
Fig.10 Schematic diagrams of the helically tapered depressed-cladding waveguide （HTDCW） and SFBG structure fabricated by femtosecond-laser direct writing［14］. （a） Simulated mode fields （up） and optical paths （down） for forward and backward propagation in the helical-trajectory depressed-cladding waveguide （HTDCW）， cross-sectional structure of the HTDCW （right）； （b） reflection spectra of the SFBG measured through butt-coupling to MMF， SMF， and HTDCW， inset： schematic diagram of the SFBG butt-coupled to MMF， SMF， and HTDCW； （c） wavelength dispersion obtained from 65 repeated measurements under no-vibration and 20 Hz vibration conditions
图11 微型SFBG及表征［12，138］。（a）制备得到的9.6 μm直径微型SFBG的光学显微图像，其中通过向光纤中注入638 nm红光实现FBG的可视化；（b）不同直径（d）下空气包层 SFBG的反射光谱
Fig.11 Fabrication and characterization of a micro-SFBG［12，138］. （a） Optical microscopic image of the fabricated micro-SFBG with a diameter of 9.6 μm， where the FBG is visualized by injecting 638 nm red light into the fiber； （b） reflection spectra of the air-clad SFBG under different diameters （d）
图12 在块体蓝宝石中利用飞秒激光写入凹陷包层波导蓝宝石中凹陷包层波导（DCWs）的截面形貌、折射率分布及近场输出［172，174-175］。（a）蓝宝石中刻写的DCW截面图像；（b）、（c）波长为2 850 nm的透射光在DCW波导输出端测得的近场强度分布；（d）蓝宝石传感器示意图；（e）耦合进入单模蓝宝石波导芯；从优化位置成功熔接后的光谱图，以及成功熔接后的熔接接头图像与光谱图；（f）采用飞秒激光直写技术在蓝宝石光纤中制备的HBGW结构示意图，插图为带狭缝和不带狭缝的HBGW横截面结构示意图；（g）蓝宝石光纤中制备的三个HBGW样品S1、S2和S3的相应透射和反射光谱，其中S1、S2和S3的直径依次减小，分别为30、20和14 μm
Fig.12 Cross-sectional morphology， refractive-index distribution， and near-field output of depressed-cladding waveguides （DCWs） inscribed in bulk sapphire by femtosecond laser writing［172，174-175］. （a） Cross-sectional image of the DCW inscribed in sapphire； （b）， （c） near-field intensity distributions measured at the output end of the DCW for transmitted light at a wavelength of 2 850 nm； （d） schematic diagram of the sapphire sensor； （e） coupling into the single-mode sapphire waveguide core， spectrum after successful splicing from the optimized position， and image of the splicing joint after successful splicing； （f） schematic of an HBGW fabricated in sapphire fiber using femtosecond laser direct writing， insets： cross-sectional schematics of the HBGW inscribed with and without a slit； （g） corresponding transmission and reflection spectra of three fabricated HBGW samples， S1， S2， and S3， in sapphire fibers with decreasing diameters of 30， 20， and 14 μm， respectively
| Algorithm | Demodulationaccuracy | Anti-noiseperformance | Evaluation |
|---|---|---|---|
| Direct peak-finding | Low | Low | Higher requirements on the number of sampled spectral points |
| Power weighting algorithm（centroid method） | Low | Low | Peak-seeking error will be reduced in the case of low noise |
| General polynomial fitting | Middle | Low | Accuracy is with regard to the observed data. If the peak value is not within the sampling point， the error will be large |
| Gaussian fitting algorithm | High | High | Strict requirements on spectrum |
| Gaussian-polynomial fitting algorithm | Middle | Low | Accuracy is with regard to the observed data. If the peak value is not within the sampling point， the error will be large |
| Gaussian nonlinear curve fittingalgorithm | High | High | Be not applicable to actual situation |
表2 6种传统FBG解调算法总结［177］
Table 2 Summary of six traditional FBG demodulation algorithms［177］
| Algorithm | Demodulationaccuracy | Anti-noiseperformance | Evaluation |
|---|---|---|---|
| Direct peak-finding | Low | Low | Higher requirements on the number of sampled spectral points |
| Power weighting algorithm（centroid method） | Low | Low | Peak-seeking error will be reduced in the case of low noise |
| General polynomial fitting | Middle | Low | Accuracy is with regard to the observed data. If the peak value is not within the sampling point， the error will be large |
| Gaussian fitting algorithm | High | High | Strict requirements on spectrum |
| Gaussian-polynomial fitting algorithm | Middle | Low | Accuracy is with regard to the observed data. If the peak value is not within the sampling point， the error will be large |
| Gaussian nonlinear curve fittingalgorithm | High | High | Be not applicable to actual situation |
图13 不同解调算法下SFBG的反射光谱分析与寻峰稳定性对比［178-179］。（a）SFBG的非对称反射峰，图中符号表示实测反射强度，单位为任意单位，实线表示采用式（2）拟合得到的峰函数，光纤中的应变释放导致Bragg波长向较短波长方向移动0.5 nm，如箭头所示；（b）所用钢基底热膨胀系数（CTE）随温度的变化，其中绿色曲线为基于SFBG的传感装置测得的结果，蓝色曲线为膨胀仪测得的结果，SFBG传感器在19~650 ℃的温度标定结果；（c）波长稳定性；（d）温度响应及其多项式拟合曲线
Fig.13 Comparison of reflection spectra analysis and peak-detection stability of SFBG using different interrogation algorithms［178-179］.（a） Asymmetric reflection peak of the SFBG， the symbols represent the measured reflection intensities in arbitrary units， and the solid lines represent the peak functions fitted using Eq. （2） strain release in the fiber causes the Bragg wavelength to shift by 0.5 nm toward shorter wavelengths， as indicated by the arrows； （b） temperature dependence of the coefficient of thermal expansion （CTE） of the steel pad used in this study， as determined by the SFBG-based sensing device （green line） and by a dilatometer （blue line）， temperature calibration results of an SFBG sensor from 19 ℃ to 650 ℃； （c） wavelength dispersion； （d） temperature response and its polynomial fitting curve
图14 多峰检测算法流程图［32］
Fig.14 Flowchart of the multi-peak detection algorithm［32］
| Model | Interrogation range | R2 | RMSE | Training time |
|---|---|---|---|---|
| Net2 | 2 nm | 0.99 | 14.7 pm | — |
| BPNN | 2 nm | — | 1.291 5 pm | 200.4 s |
| Adam | 8 nm | 0.999 7 | 9.47 pm | 15.46 min |
| Lorentzian fitting | 1.6 nm | — | 3.7 pm | — |
| Liner fitting | 13.5 nm | — | 20 pm | — |
| Liner fitting | 1.6 nm | — | 2.1 pm | — |
| Gauss fitting | 1.56 nm | — | 6.79 pm | — |
| BPNN | 49.35 nm | 0.999 64 | 0.83~0.85 pm | — |
| Polynomial regression | 24 nm | 0.999 99 | 0.48~0.99 pm | 10.757 s |
表3 9种机器学习算法对FBG解调效果对比［177］
Table 3 Performance comparison of nine machine learning algorithms on FBG demodulation［177］
| Model | Interrogation range | R2 | RMSE | Training time |
|---|---|---|---|---|
| Net2 | 2 nm | 0.99 | 14.7 pm | — |
| BPNN | 2 nm | — | 1.291 5 pm | 200.4 s |
| Adam | 8 nm | 0.999 7 | 9.47 pm | 15.46 min |
| Lorentzian fitting | 1.6 nm | — | 3.7 pm | — |
| Liner fitting | 13.5 nm | — | 20 pm | — |
| Liner fitting | 1.6 nm | — | 2.1 pm | — |
| Gauss fitting | 1.56 nm | — | 6.79 pm | — |
| BPNN | 49.35 nm | 0.999 64 | 0.83~0.85 pm | — |
| Polynomial regression | 24 nm | 0.999 99 | 0.48~0.99 pm | 10.757 s |
图15 基于DNN的SFBG解调算法［144］。（a）实验中所采用的DNN模型结构；（b）DNN模型在静止条件下的性能表现及2 720组输入光谱的误差直方图，训练集和验证集的损失曲线图
Fig.15 DNN-based SFBG demodulation algorithm［144］. （a） Structure of the DNN model used in the experiment； （b） performance of the DNN model under stationary conditions， together with the error histogram of 2 720 input spectra， loss graph of the raining and validation datasets
图16 SFBG高温传感应用示例［32，138，187，189］。（a）Yang等在燃煤锅炉中的传感器部署，包括传感器配置方案示意图和现场部署照片；（b）Tan等基于SFBG阵列传感器的超高温黑体辐射炉温度分布测量，包括高温黑体辐射源温度分布测量原理、现场部署照片及不同热工况下的温度分布结果；（c）用于测试SFBG阵列在加热和冷却循环下性能的实验装置；（d）基于再生FBG传感器的液态钠系统高温监测，适用于钠冷快堆等核能装备
Fig.16 High-temperature sensing applications of SFBG［32，138，187，189］. （a） Sensor deployment in a coal-fired boiler reported by Yang et al.， including the schematic diagram of the sensor configuration and the photograph of the deployment site； （b） ultrahigh-temperature blackbody radiation furnace temperature-distribution measurement based on an SFBG array sensor reported by Tan et al.， including the measurement principle， field deployment， and temperature distributions under different thermal conditions； （c） experimental setup for testing the performance of an SFBG array during heating and cooling cycles； （d） high-temperature monitoring in liquid-sodium systems for sodium-cooled fast reactors using regenerated FBG sensors
图17 SFBG应变传感应用示例［178，185］。（a） SFBG应变传感器设计图；（b）SFBG在25、800和1 100 ℃下的应变响应，布拉格波长与应变之间的线性拟合关系；（c）应变测试过程中布拉格波长的离散分布
Fig.17 Examples of strain-sensing applications of SFBG［178，185］. （a） Design diagram of the SFBG strain sensor； （b） strain response of the SFBG at 25， 800， and 1 100 ℃， linear fitting relationship between Bragg wavelength and strain；（c） discrete distribution of Bragg wavelength during the strain test
| [1] | Ceramic matrix composite （CMC） thermal protection systems （TPS） and hot structures for hypersonic vehicles［C］// 15th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. 28 April 2008 - 01 May 2008， Dayton， Ohio. Reston， Virginia： AIAA， 2008： 2682. |
| [2] | STRYDOM G. High temperature gas-cooled reactors： core design［R］. Idaho National Laboratory， 2021， INL/MIS-21-62418-Revision-0. |
| [3] |
TAHAN M， TSOUTSANIS E， MUHAMMAD M， et al. Performance-based health monitoring， diagnostics and prognostics for condition-based maintenance of gas turbines： a review［J］. Applied Energy， 2017， 198： 122-144.
DOI URL |
| [4] |
SKIFTON R. High-temperature irradiation-resistant thermocouple instability model for in-pile reactor use［J］. Frontiers in Energy Research， 2023， 11： 1099584.
DOI URL |
| [5] | FOOTE P D， FAIRCHILD C O， HARRISON T R. Pyrometric practice［R］. Technologic Papers of the Bureau of Standards， No. 170. Washington： National Bureau of Standards， 1921. |
| [6] |
MIHAILOV S J. Fiber Bragg grating sensors for harsh environments［J］. Sensors， 2012， 12（2）： 1898-1918.
DOI PMID |
| [7] |
CHEN J J， LIU B， ZHANG H. Review of fiber Bragg grating sensor technology［J］. Frontiers of Optoelectronics in China， 2011， 4（2）： 204-212.
DOI URL |
| [8] |
GROBNIC D， HNATOVSKY C， DEDYULIN S， et al. Fiber Bragg grating wavelength drift in long-term high temperature annealing［J］. Sensors， 2021， 21（4）： 1443.
DOI URL |
| [9] |
WILSON B A， BLUE T E. Quasi-distributed temperature sensing using type-Ⅱ fiber Bragg gratings in sapphire optical fiber to temperatures up to 1300 ℃［J］. IEEE Sensors Journal， 2018， 18（20）： 8345-8351.
DOI URL |
| [10] | DAN S， HOLDEN H， BRANDON W， et al. Radiation effects on candidate fiber optic SEnsors for nuclear applications［R］. Pittsburgh： University of Pittsburgh， 2023. |
| [11] |
HABISREUTHER T， ELSMANN T， PAN Z W， et al. Sapphire fiber Bragg gratings for high temperature and dynamic temperature diagnostics［J］. Applied Thermal Engineering， 2015， 91： 860-865.
DOI URL |
| [12] |
YANG S， HOMA D， PICKRELL G， et al. Fiber Bragg grating fabricated in micro-single-crystal sapphire fiber［J］. Optics Letters， 2018， 43（1）： 62-65.
DOI PMID |
| [13] |
KABIR M A， WU K C， CHOU K T， et al. Hybrid growth of clad crystalline sapphire fibers for ultra-high-temperature （>1500 ℃） fiber optic sensors［J］. Photonics， 2025， 12（4）： 299.
DOI URL |
| [14] |
JIA F， WU X X. Single-mode sapphire fiber Bragg grating high-temperature sensor［J］. Photonics Research， 2025， 13（12）： 3374-3382.
DOI URL |
| [15] | LI Z D， TAN Q M， YAN Z H， et al. Reliable wavelength detection method of sapphire fiber Bragg gratings using added multimode fiber［J］. Optics & Laser Technology， 2025， 182： 112185. |
| [16] |
YUN S H， RICHARDSON D J， KIM B Y. Interrogation of fiber grating sensor arrays with a wavelength-swept fiber laser［J］. Optics Letters， 1998， 23（11）： 843-845.
PMID |
| [17] | LI K， DONG M L， YUAN P， et al. Review of fiber Bragg grating interrogation techniques based on array waveguide gratings［J］. Acta Physica Sinica， 2022， 71（9）： 094207. |
| [18] |
HILL K O， MELTZ G. Fiber Bragg grating technology fundamentals and overview［J］. Journal of Lightwave Technology， 1997， 15（8）： 1263-1276.
DOI URL |
| [19] |
KERSEY A D， DAVIS M A， PATRICK H J， et al. Fiber grating sensors［J］. Journal of Lightwave Technology， 1997， 15（8）： 1442-1463.
DOI URL |
| [20] |
RAO Y J. In-fibre Bragg grating sensors［J］. Measurement Science and Technology， 1997， 8（4）： 355-375.
DOI URL |
| [21] |
CAMPANELLA C E， CUCCOVILLO A， CAMPANELLA C， et al. Fibre Bragg grating based strain sensors： review of technology and applications［J］. Sensors， 2018， 18（9）： 3115.
DOI URL |
| [22] |
TOSI D. Review and analysis of peak tracking techniques for fiber Bragg grating sensors［J］. Sensors， 2017， 17（10）： 2368.
DOI URL |
| [23] |
HU C Y， BAI W. High-speed interrogation for large-scale fiber Bragg grating sensing［J］. Sensors， 2018， 18（2）： 655.
DOI URL |
| [24] |
JUNG J， NAM H， LEE J H， et al. Simultaneous measurement of strain and temperature by use of a single-fiber Bragg grating and an erbium-doped fiber amplifier［J］. Applied Optics， 1999， 38（13）： 2749-2751.
PMID |
| [25] |
LAI Y C， QIU G F， ZHANG W， et al. Amplified spontaneous emission-based technique for simultaneous measurement of temperature and strain by combining active fiber with fiber gratings［J］. Review of Scientific Instruments， 2002， 73（9）： 3369-3372.
DOI URL |
| [26] | SUGAVANAM S， GBADEBO A， KAMALIAN-KOPAE M， et al. Computational compressed sensing of fiber Bragg gratings［PP/OL］. V1. arXiv （ 2021-06-16）［ 2026-04-25］. https://doi.org/10.48550/arXiv.2106.09544. |
| [27] |
WANG R Z， SI J H， CHEN T， et al. Fabrication of high-temperature tilted fiber Bragg gratings using a femtosecond laser［J］. Optics Express， 2017， 25（20）： 23684.
DOI PMID |
| [28] | ALLA D R， MUMTAZ F， TEKLE H， et al. Cascaded sapphire fiber Bragg gratings inscribed by femtosecond laser for high-temperature sensing［R］. OSTI， 2023. |
| [29] |
WANG C X， HUANG Z H， LI G F， et al. Simultaneous temperature and strain measurements using polarization-maintaining few-mode Bragg gratings［J］. Sensors， 2019， 19（23）： 5221.
DOI URL |
| [30] |
ZHANG H， JIANG J Z， LIU S， et al. Overlap spectrum fiber Bragg grating sensor based on light power demodulation［J］. Sensors， 2018， 18（5）： 1597.
DOI URL |
| [31] |
WANG J N， TANG J L. Feasibility of fiber Bragg grating and long-period fiber grating sensors under different environmental conditions［J］. Sensors， 2010， 10（11）： 10105-10127.
DOI URL |
| [32] |
TAN Q M， UNIVERSITY S， LI Z D， et al. Sapphire fiber Bragg gratings array demodulated with the multi-peak auto-tracking algorithm for quasi-distributed high-temperature measurement［J］. Optics Express， 2025， 33（1）： 414.
DOI PMID |
| [33] |
SIMPSON A G， ZHOU K M， ZHANG L， et al. Optical sensor interrogation with a blazed fiber Bragg grating and a charge-coupled device linear array［J］. Applied Optics， 2004， 43（1）： 33-40.
PMID |
| [34] |
ZHOU K， SIMPSON A G， CHEN X， et al. Fiber Bragg grating sensor interrogation system using a CCD side detection method with Superimposed blazed gratings［J］. IEEE Photonics Technology Letters， 2004， 16（6）： 1549-1551.
DOI URL |
| [35] |
LI G Y， GUO T， ZHANG H， et al. Fiber grating sensing interrogation based on an InGaAs photodiode linear array［J］. Applied Optics， 2007， 46（3）： 283-286.
PMID |
| [36] |
DAS B， CHANDRA V. Fiber-MZI-based FBG sensor interrogation： comparative study with a CCD spectrometer［J］. Applied Optics， 2016， 55（29）： 8287-8292.
DOI URL |
| [37] |
LIU Y， LIU Z Y， HUANG A Y， et al. Theoretical modeling and simulation of fiber Bragg grating sensor interrogator based on linear variable filter［J］. Optics Express， 2023， 31（4）： 5777.
DOI PMID |
| [38] |
SCHRÖDER K， ROTHHARDT M， ECKE W， et al. Fibre optic sensing system for monitoring of current collectors and overhead contact lines of railways［J］. Journal of Sensors and Sensor Systems， 2017， 6（1）： 77-85.
DOI URL |
| [39] |
BUCK T C， MÜLLER M S， PEREZ GRASSI A， et al. Detection of aliasing in sampled dynamic fiber Bragg grating signals recorded by spectrometers［J］. Measurement， 2011， 44（6）： 1053-1058.
DOI URL |
| [40] |
NEGRI L， NIED A， KALINOWSKI H， et al. Benchmark for peak detection algorithms in fiber Bragg grating interrogation and a new neural network for its performance improvement［J］. Sensors， 2011， 11（4）： 3466-3482.
DOI PMID |
| [41] |
WANG Y P， CUI Y P， YUN B F. A fiber Bragg grating sensor system for simultaneously static and dynamic measurements with a wavelength-swept fiber laser［J］. IEEE Photonics Technology Letters， 2006， 18（14）： 1539-1541.
DOI URL |
| [42] |
JUNG E J， KIM C S， JEONG M Y， et al. Characterization of FBG sensor interrogation based on a FDML wavelength swept laser［J］. Optics Express， 2008， 16（21）： 16552.
PMID |
| [43] |
CHEN D R， SHU C， HE S L. Multiple fiber Bragg grating interrogation based on a spectrum-limited Fourier domain mode-locking fiber laser［J］. Optics Letters， 2008， 33（13）： 1395-1397.
PMID |
| [44] |
LIANG X， LI Z Y， WANG Y M， et al. Delay-disorder fiber Bragg grating recognition and calibration method for a Fourier domain mode-locked wavelength-swept laser-based interrogation system［J］. Applied Optics， 2018， 57（28）： 8148-8153.
DOI URL |
| [45] | YAMAGUCHI T， SHINODA Y. Real-time fiber Bragg grating measurement system using temperature-controlled Fourier domain mode locking laser［J］. Optical Engineering， 2017， 56（6）： 066112. |
| [46] |
LEE H S， LEE H D， KIM H J， et al. A fiber Bragg grating sensor interrogation system based on a linearly wavelength-swept thermo-optic laser chip［J］. Sensors， 2014， 14（9）： 16109-16116.
DOI URL |
| [47] | BORISOV Y S， NIZAMETDINOV A M， IVANOV O V， et al. Measurement of spectra of fiber Bragg gratings by tuning the wavelength of a laser diode［J］. Optics & Laser Technology， 2022， 151： 108048. |
| [48] | CHAN H M， LOPEZ-ZEPEDA J， PEÑA F， et al. Continuously swept laser-based fiber Bragg grating data acquisition system capable of operating in extreme environments［C］// NASA Armstrong Flight Research Center， 2023. |
| [49] |
ROY A， CHAKRABORTY A L， JHA C K. Fiber Bragg grating interrogation using wavelength modulated tunable distributed feedback lasers and a fiber-optic Mach-Zehnder interferometer［J］. Applied Optics， 2017， 56（12）： 3562-3569.
DOI URL |
| [50] |
WANG Q， FARRELL G， FREIR T， et al. Low-cost wavelength measurement based on a macrobending single-mode fiber［J］. Optics Letters， 2006， 31（12）： 1785-1787.
PMID |
| [51] |
WANG Q， RAJAN G， FARRELL G， et al. Macrobending fibre loss filter， ratiometric wavelength measurement and application［J］. Measurement Science and Technology， 2007， 18（10）： 3082.
DOI URL |
| [52] | WU Q， WANG P F， SEMENOVA Y， et al. A study of the effect of the position of an edge filter within a ratiometric wavelength measurement system［J］. Measurement Science and Technology， 2010， 21（9）： 094013. |
| [53] |
WANG Q， FARRELL G， FREIR T. Study of transmission response of edge filters employed in wavelength measurements［J］. Applied Optics， 2005， 44（36）： 7789-7792.
PMID |
| [54] |
RAJAN G， SEMENOVA Y， FREIR T， et al. Modeling and analysis of the effect of noise on an edge filter based ratiometric wavelength measurement system［J］. Journal of Lightwave Technology， 2008， 26（20）： 3434-3442.
DOI URL |
| [55] |
PEREIRA L， MIN R， WOYESSA G， et al. Interrogation method with temperature compensation using ultra-short fiber Bragg gratings in silica and polymer optical fibers as edge filters［J］. Sensors， 2022， 23（1）： 23.
DOI URL |
| [56] |
DONISI D， DE SIO L， BECCHERELLI R， et al. Optical interrogation system based on holographic soft matter filter［J］. Applied Physics Letters， 2011， 98（15）： 151103.
DOI URL |
| [57] | BECCHERELLI R， DE SIO L， UMETON C， et al. Fiber Bragg grating interrogation system based on a novel integrated optical filter［C］//SENSORS， 2008 IEEE. October 26-29， 2008， Lecce， Italy. IEEE， 2008： 140-143. |
| [58] |
DEY K， ROY S， KISHORE P， et al. Analysis and performance of edge filtering interrogation scheme for FBG sensor using SMS fiber and OTDR［J］. Results in Optics， 2021， 2： 100039.
DOI URL |
| [59] |
LIANG S， TJIN S C， NGO N Q， et al. Novel tunable fiber-optic edge filter based on modulating the chirp rate of a π-phase-shifted fiber Bragg grating in transmission［J］. Optics Communications， 2009， 282（7）： 1363-1369.
DOI URL |
| [60] | GUO T， TAM H Y， ALBERT J. Chirped and tilted fiber Bragg grating edge filter for in-fiber sensor interrogation［C］// CLEO： 2011-Laser Applications to Photonic Applications. Baltimore， Maryland. OSA， 2011： CThL3. |
| [61] |
JACKSON D A， LOBO RIBEIRO A B， REEKIE L， et al. Simple multiplexing scheme for a fiber-optic grating sensor network［J］. Optics Letters， 1993， 18（14）： 1192-1194.
PMID |
| [62] |
DAVIS M A， KERSEY A D. Matched-filter interrogation technique for fibre Bragg grating arrays［J］. Electronics Letters， 1995， 31（10）： 822-823.
DOI URL |
| [63] |
LOBO RIBEIRO A B， FERREIRA L A， SANTOS J L， et al. Analysis of the reflective-matched fiber Bragg grating sensing interrogation scheme［J］. Applied Optics， 1997， 36（4）： 934.
PMID |
| [64] | LEIDERMAN R， MATOS C J S， BRAGA A M， et al. Interrogation methods for fiber Bragg grating sensors［C］// International Conference on Fiber Optics and Photonics： Selected Papers from Photonics India '98， 1999， 3666： 554-560. |
| [65] |
CHIANG Y J， WANG L， CHEN H S， et al. Multipoint temperature-independent fiber-Bragg-grating strain-sensing system employing an optical-power-detection scheme［J］. Applied Optics， 2002， 41（9）： 1661-1667.
DOI URL |
| [66] | ZHAN Y， XUE S， YANG Q. Multiplexed reflective-matched optical fiber grating interrogation technique［J］. Chinese Optics Letters， 2007， 5（3）： 135-137. |
| [67] |
WADE S A， ATTARD D P， STODDART P R. Analysis of transmission mode of a matched fiber Bragg grating interrogation scheme［J］. Applied Optics， 2010， 49（24）： 4498-4505.
DOI URL |
| [68] |
CUI J W， HU Y， FENG K P， et al. FBG interrogation method with high resolution and response speed based on a reflective-matched FBG scheme［J］. Sensors， 2015， 15（7）： 16516-16535.
DOI URL |
| [69] |
SOMAN R， MOAF F O， FIBOREK P， et al. Investigating the suitability of the matched fiber Bragg grating approach for guided wave based structural health monitoring［J］. Measurement， 2025， 242： 115935.
DOI URL |
| [70] |
OGAWA K， KOYAMA S， HASEDA Y， et al. Wireless， portable fiber Bragg grating interrogation system employing optical edge filter［J］. Sensors， 2019， 19（14）： 3222.
DOI URL |
| [71] | WUCHRER R， LAUTENSCHLÄGER G， METASCH R， et al. Filter-based interrogation of fiber Bragg grating sensors［C］// Proceedings of the 2014 37th International Spring Seminar on Electronics Technology. May 7-11， 2014， Dresden， Germany. IEEE， 2014： 453-457. |
| [72] | WUCHRER R， HÄRTLING T. Filter-based interrogation unit for optical wavelength shift sensors［J］. Smart Sensor Phenomena， Technology， Networks， and Systems Integration 2013， 2013， 8693： 869304. |
| [73] |
KIESEL P， SCHMIDT O， MOHTA S， et al. Compact， low-cost， and high-resolution interrogation unit for optical sensors［J］. Applied Physics Letters， 2006， 89（20）： 201113.
DOI URL |
| [74] |
SCHMIDT O， KIESEL P， MOHTA S， et al. Resolving pm wavelength shifts in optical sensing［J］. Applied Physics B， 2007， 86（4）： 593-600.
DOI URL |
| [75] |
KERSEY A D， BERKOFF T A， MOREY W W. High-resolution fibre-grating based strain sensor with interferometric wavelength-shift detection［J］. Electronics Letters， 1992， 28（3）： 236-238.
DOI URL |
| [76] |
KERSEY A D， BERKOFF T A， MOREY W W. Fiber-optic Bragg grating strain sensor with drift-compensated high-resolution interferometric wavelength-shift detection［J］. Optics Letters， 1993， 18（1）： 72-74.
PMID |
| [77] |
BRADY G， KALLI K， WEBB D J， et al. Simultaneous interrogation of interferometric and Bragg grating sensors［J］. Optics Letters， 1995， 20（11）： 1340-1342.
PMID |
| [78] |
JOHNSON G A， TODD M D， ALTHOUSE B L， et al. Fiber Bragg grating interrogation and multiplexing with a 3×3 coupler and a scanning filter［J］. Journal of Lightwave Technology， 2000， 18（8）： 1101-1105.
DOI URL |
| [79] |
ZHAO Y， LIAO Y B. Discrimination methods and demodulation techniques for fiber Bragg grating sensors［J］. Optics and Lasers in Engineering， 2004， 41（1）： 1-18.
DOI URL |
| [80] |
TODD M D， JOHNSON G A， ALTHOUSE B L. A novel Bragg grating sensor interrogation system utilizing a scanning filter， a Mach-Zehnder interferometer and a 3 × 3 coupler［J］. Measurement Science and Technology， 2001， 12（7）： 771-777.
DOI URL |
| [81] | JIANG Y. Stabilized 3 × 3-coupler-based interferometer for the demodulation of fiber Bragg grating sensors［J］. Optical Engineering， 2008， 47（1）： 015006. |
| [82] |
PERRY M， ORR P， NIEWCZAS P， et al. High-speed interferometric FBG interrogator with dynamic and absolute wavelength measurement capability［J］. Journal of Lightwave Technology， 2013， 31（17）： 2897-2903.
DOI URL |
| [83] |
ZHOU J A， XIA L， CHENG R， et al. Radio-frequency unbalanced M-Z interferometer for wavelength interrogation of fiber Bragg grating sensors［J］. Optics Letters， 2016， 41（2）： 313-316.
DOI PMID |
| [84] |
MARIN Y E， NANNIPIERI T， OTON C J， et al. Integrated FBG sensors interrogation using active phase demodulation on a silicon photonic platform［J］. Journal of Lightwave Technology， 2017， 35（16）： 3374-3379.
DOI URL |
| [85] |
DAVIS M A， KERSEY A D. Application of a fiber Fourier transform spectrometer to the detection of wavelength-encoded signals from Bragg grating sensors［J］. Journal of Lightwave Technology， 1995， 13（7）： 1289-1295.
DOI URL |
| [86] |
RAO Y J， JACKSON D A， ZHANG L， et al. Dual-cavity interferometric wavelength-shift detection for in-fiber Bragg grating sensors［J］. Optics Letters， 1996， 21（19）： 1556-1558.
PMID |
| [87] |
ROCHFORD K B， DYER S D. Demultiplexing of interferometrically interrogated fiber Bragg grating sensors using Hilbert transform processing［J］. Journal of Lightwave Technology， 1999， 17（5）： 831.
DOI URL |
| [88] | GORNALL W， AMAREL T R. Accurate wavelength interrogation of fiber Bragg grating sensors using Michelson interferometry［J］. Industrial and Highway Sensors Technology， 2004， 5272： 56. |
| [89] |
O’MAHONEY K T， O’BYRNE R P， SERGEYEV S V， et al. Short-scan fiber interferometer for high-resolution Bragg grating array interrogation［J］. IEEE Sensors Journal， 2009， 9（10）： 1277-1281.
DOI URL |
| [90] |
FLAVIN D A， MCBRIDE R， JONES J D C. Short-scan interferometric interrogation and multiplexing of fibre Bragg grating sensors［J］. Optics Communications， 1999， 170（4/5/6）： 347-353.
DOI URL |
| [91] |
HUANG Y， LI M X， LI T F， et al. On-chip phase interrogator based on a silicon Michelson interferometer for wavelength-multiplexed FBG sensors［J］. Optics Letters， 2025， 50（24）： 7504-7507.
DOI URL |
| [92] |
LI T F， WANG S， CHEN F Y， et al. High-precision FBG sensor demodulation based on a tunable Michelson interferometer with parallel FBGs［J］. Optics Letters， 2026， 51（4）： 849-852.
DOI URL |
| [93] | MA Y C， WANG C J， YANG Y H， et al. High resolution and wide scale fiber Bragg grating sensor interrogation system［J］. Optics & Laser Technology， 2013， 50： 107-111. |
| [94] |
PARK H J， SONG M. Linear FBG temperature sensor interrogation with Fabry-Perot ITU multi-wavelength reference［J］. Sensors， 2008， 8（10）： 6769-6776.
DOI URL |
| [95] |
ALLAN W R， GRAHAM Z W， ZAYAS J R， et al. Multiplexed fiber Bragg grating interrogation system using a microelectromechanical Fabry-Perot tunable filter［J］. IEEE Sensors Journal， 2009， 9（8）： 936-943.
DOI URL |
| [96] |
VAN HOE B， OMAN K G， VAN STEENBERGE G， et al. High-speed interrogation of multiplexed fiber Bragg gratings with spectral distortion［J］. IEEE Sensors Journal， 2017， 17（21）： 6941-6947.
DOI URL |
| [97] |
SHENG W J， PENG G D， LIU Y， et al. An optimized strain demodulation method for PZT driven fiber Fabry-Perot tunable filter［J］. Optics Communications， 2015， 349： 31-35.
DOI URL |
| [98] |
SHENG W J， DANG H Q， PENG G D. Hysteresis and temperature drift compensation for FBG demodulation by utilizing adaptive weight least square support vector regression［J］. Optics Express， 2021， 29（24）： 40547.
DOI PMID |
| [99] | JEONG S Y， CHOI S J， PAN J K. Improved FBG interrogator considering FFP filter nonlinearity and investigation into performance limit［J］. IET Science， Measurement & Technology， 2020， 14（1）： 41-47. |
| [100] | LIU K， JING W C， LIU T G， et al. The influence of Fabry-Perot tunable filter on dynamic strain sensing system［J］. Proceedings of SPIE， 2008， 6830： 68301K. |
| [101] |
ZHANG W F， LI Y W， JIN B， et al. A fiber Bragg grating interrogation system with self-adaption threshold peak detection algorithm［J］. Sensors， 2018， 18（4）： 1140.
DOI URL |
| [102] |
KERSEY A D， BERKOFF T A， MOREY W W. Multiplexed fiber Bragg grating strain-sensor system with a fiber Fabry-Perot wavelength filter［J］. Optics Letters， 1993， 18（16）： 1370-1372. 2064.
DOI URL |
| [103] |
RAO Y J， HENDERSON P J， JACKSON D A， et al. Simultaneous strain， temperature and vibration measurementusing amultiplexed in-fibre-Bragg-grating/fibre-Fabry-Perot sensor system［J］. Electronics Letters， 1997， 33（24）： 2063-2064.
DOI URL |
| [104] |
WANG J H， XU X M， DING J F， et al. Fiber Bragg grating demodulation system based on fiber Fabry-Perot etalon and multi-gratings calibrated［J］. Acta Photonica Sinica， 2016， 45（6）： 606003.
DOI URL |
| [105] |
DÍAZ C A R， LEITÃO C， MARQUES C A， et al. Low-cost interrogation technique for dynamic measurements with FBG-based devices［J］. Sensors， 2017， 17（10）： 2414.
DOI URL |
| [106] | CHOW J H， CUMPSTON J S， LITTLER I C M， et al. Interrogation of a fiber Fabry-Perot sensor by current modulation of a diode laser［PP/OL］. V1. arXiv （ 2004-11-09）［ 2026-04-25］.https://doi.org/10.48550/arXiv.physics/0411100. |
| [107] |
CHOW J H， LITTLER I C M， DE VINE G， et al. Phase-sensitive interrogation of fiber Bragg grating resonators for sensing applications［J］. Journal of Lightwave Technology， 2005， 23（5）： 1881-1889.
DOI URL |
| [108] |
TOSI D. Advanced interrogation of fiber-optic Bragg grating and Fabry-Perot sensors with KLT analysis［J］. Sensors， 2015， 15（11）： 27470-27492.
DOI PMID |
| [109] |
KOCH J， ANGELMAHR M， SCHADE W. Arrayed waveguide grating interrogator for fiber Bragg grating sensors： measurement and simulation［J］. Applied Optics， 2012， 51（31）： 7718-7723.
DOI URL |
| [110] |
LI K， YUAN P， LU L D， et al. PLC-based arrayed waveguide grating design for fiber Bragg grating interrogation system［J］. Nanomaterials， 2022， 12（17）： 2938.
DOI URL |
| [111] |
MARRAZZO V R， FIENGA F， RICCIO M， et al. Multichannel approach for arrayed waveguide grating-based FBG interrogation systems［J］. Sensors， 2021， 21（18）： 6214.
DOI URL |
| [112] |
ZHUANG Y， ZOU J， ZHANG J Q， et al. On-chip sub-picometer continuous wavelength fiber-Bragg-grating interrogator［J］. Photonic Sensors， 2024， 14（1）： 240126.
DOI |
| [113] |
CHEN Z H， ZHUANG Y， MENG L X， et al. Fully integrated on-chip FBG interrogator for high-accuracy measurement of wavelengths［J］. Optics Letters， 2023， 48（22）： 5935-5938.
DOI PMID |
| [114] |
LI T， YUAN P， LI S F， et al. Monolithic integrated chip of AWG and PD for an FBG interrogation system［J］. Optics Express， 2024， 32（9）： 15827.
DOI PMID |
| [115] |
SŁOWIKOWSKI M， KAŹMIERCZAK A， STOPIŃSKI S， et al. Photonic integrated interrogator for monitoring the patient condition during MRI diagnosis［J］. Sensors， 2021， 21（12）： 4238.
DOI URL |
| [116] |
JIAO Y J， YAO K， LIN Q J， et al. Miniaturized high-speed FBG interrogator based on a photonic AWG chip［J］. Nanomaterials， 2026， 16（2）： 89.
DOI URL |
| [117] |
XU R， YUAN P， YANG Y Y， et al. A multi-channel AWG-based FBG interrogation system using a 1 × 4 MEMS optical switch［J］. Optical Fiber Technology， 2024， 88： 104004.
DOI URL |
| [118] |
LI S F， YUAN P， LI K， et al. AWG-based large dynamic range fiber Bragg grating interrogation system［J］. Optoelectronics Letters， 2024， 20（3）： 129-134.
DOI |
| [119] | MOORE J P. Basic theory and operating principles of optical frequency domain reflectometry measurement systems as applied to fiber Bragg grating sensors［R］. 2023， NASA/TP-20230005269. |
| [120] |
WERZINGER S， BERGDOLT S， ENGELBRECHT R， et al. Quasi-distributed fiber Bragg grating sensing using stepped incoherent optical frequency domain reflectometry［J］. Journal of Lightwave Technology， 2016， 34（22）： 5270-5277.
DOI URL |
| [121] |
CLEMENT BELLIDO J， PERALTA J H， MADRIGAL J M， et al. Fast incoherent OFDR interrogation of FBG arrays using sparse radio frequency responses［J］. Journal of Lightwave Technology， 2018， 36（19）： 4393-4400.
DOI URL |
| [122] |
CLEMENT J， MAESTRE H， TORREGROSA G， et al. Incoherent optical frequency-domain reflectometry based on homodyne electro-optic downconversion for fiber-optic sensor interrogation［J］. Sensors， 2019， 19（9）： 2075.
DOI URL |
| [123] | ZHOU B， YAN C S， GUAN Z G， et al. Low coherent optical frequency domain reflectometry interrogates fiber Bragg grating sensors［J］. Journal of Lightwave Technology， 2010， 28（21）： 3049-3054. |
| [124] |
WERZINGER S， ZIBAR D， KÖPPEL M， et al. Model-based position and reflectivity estimation of fiber Bragg grating sensor arrays［J］. Sensors， 2018， 18（7）： 2268.
DOI URL |
| [125] |
WANG J Q， LI Z Y， YANG Q， et al. Interrogation of a large-capacity densely spaced fiber Bragg grating array using chaos-based incoherent-optical frequency domain reflectometry［J］. Optics Letters， 2019， 44（21）： 5202-5205.
DOI PMID |
| [126] |
YANG N， ZHANG J D， YU L J， et al. A flexible multiplexing method of FBG sensors based on OFDR［J］. Optik， 2022， 267： 169764.
DOI URL |
| [127] | ZHANG H R， FAN D， MA Y， et al. Interrogation of 5000 ultraweak fiber Bragg grating sensors using optical frequency domain reflectometry［J］. Optical Engineering， 2018， 57（10）： 1. |
| [128] |
HART J D， WILLIAMS C R S， CRANCH G A. Range limitations of optical frequency domain reflectometry with all-grating fiber for distributed strain and temperature sensing［J］. Optics Express， 2021， 29（26）： 44300.
DOI URL |
| [129] |
CHAN P K C， JIN W， GONG J M， et al. Multiplexing of fiber Bragg grating sensors using a FMCW technique［J］. IEEE Photonics Technology Letters， 1999， 11（11）： 1470-1472.
DOI URL |
| [130] |
CHAN P K C， JIN W， SULEYMAN DEMOKAN M. FMCW multiplexing of fiber Bragg grating sensors［J］. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics， 2000， 6（5）： 756-763.
DOI URL |
| [131] | CHAN P K C， JIN W， DEMOKAN M S. Frequency division multiplexing of FBG sensors using an FMCW approach［J］. Fifth European Conference on Smart Structures and Materials， 2000， 4073： 305-310. |
| [132] |
BREGLIO G， IRACE A， CUSANO A， et al. Chirped-pulsed frequency modulation （C-PFM） for fiber Bragg grating sensors multiplexing［J］. Optical Fiber Technology， 2006， 12（1）： 71-86.
DOI URL |
| [133] |
GAGLIARDI G， SALZA M， FERRARO P， et al. Fiber Bragg-grating strain sensor interrogation using laser radio-frequency modulation［J］. Optics Express， 2005， 13（7）： 2377.
PMID |
| [134] |
HANTO D， IIYAMA K. Low-cost interrogation of long-distance and multipoint FBG sensor using incoherent-FMCW optical ranging system［J］. IEEE Sensors Journal， 2020， 20（7）： 3599-3607.
DOI URL |
| [135] |
YOU J X， SHAN M， SUGITA Y， et al. Multipoint FBG sensing system for long-range and long-term structural health monitoring by incoherent FMCW optical ranging system［J］. IEEE Sensors Journal， 2025， 25（12）： 21608-21616.
DOI URL |
| [136] |
PEREZ-HERRERA R A， PEREIRA D A， FRAZÃO O， et al. Optimization of the frequency-modulated continuous wave technique for referencing and multiplexing intensity-based fiber optic sensors［J］. Measurement， 2011， 44（1）： 230-237.
DOI URL |
| [137] |
PEREZ-HERRERA R A， FRAZAO O， SANTOS J L， et al. Frequency modulated continuous wave system for optical fiber intensity sensors with optical amplification［J］. IEEE Sensors Journal， 2009， 9（12）： 1647-1653.
DOI URL |
| [138] |
YANG S， HOMA D， HEYL H， et al. Application of sapphire-fiber-Bragg-grating-based multi-point temperature sensor in boilers at a commercial power plant［J］. Sensors， 2019， 19（14）： 3211.
DOI URL |
| [139] |
WANG M H， SALTER P S， PAYNE F P， et al. Single-mode sapphire fiber Bragg grating［J］. Optics Express， 2022， 30（9）： 15482.
DOI PMID |
| [140] |
GROBNIC D， MIHAILOV S J， SMELSER C W， et al. Sapphire fiber Bragg grating sensor made using femtosecond laser radiation for ultrahigh temperature applications［J］. IEEE Photonics Technology Letters， 2004， 16（11）： 2505-2507.
DOI URL |
| [141] |
EISERMANN R， KRENEK S， HABISREUTHER T， et al. Metrological characterization of a high-temperature hybrid sensor using thermal radiation and calibrated sapphire fiber Bragg grating for process monitoring in harsh environments［J］. Sensors， 2022， 22（3）： 1034.
DOI URL |
| [142] |
BUSCH M， ECKE W， LATKA I， et al. Inscription and characterization of Bragg gratings in single-crystal sapphire optical fibres for high-temperature sensor applications［J］. Measurement Science and Technology， 2009， 20（11）： 115301.
DOI URL |
| [143] | HABISREUTHER T， ELSMAN T， PAN Z， et al. Long-term stable sapphire fiber Bragg grating sensors at 1400 ℃［J］. 23rd International Conference on Optical Fibre Sensors， 2014， 9157： 915719. |
| [144] |
LIU X， ALSALMAN O， LIU B， et al. Fast and robust demodulation of temperature from sparse sapphire fiber Bragg grating spectra with machine learning［J］. Optics Express， 2024， 32（8）： 13882.
DOI PMID |
| [145] |
SHI G N， SHURTZ R， PICKRELL G， et al. Point-by-point inscribed sapphire parallel fiber Bragg gratings in a fully multimode system for multiplexed high-temperature sensing［J］. Optics Letters， 2022， 47（18）： 4724-4727.
DOI PMID |
| [146] | HE J， XU X Z， DU B， et al. Stabilized ultra-high-temperature sensors based on inert gas-sealed sapphire fiber Bragg gratings［J］. ACS Applied Materials & Interfaces， 2022， 14（10）： 12359-12366. |
| [147] |
XU X Z， HE J， HE J， et al. Efficient point-by-point Bragg grating inscription in sapphire fiber using femtosecond laser filaments［J］. Optics Letters， 2021， 46（11）： 2742-2745.
DOI PMID |
| [148] | LUNA INNOVATIONS. Fiber optic sensing for very high temperatures［EB/OL］. （ 2018-04-26） ［ 2026-04-25］. https://lunainc.com/blog/fiber-optic-sensing-very-high-temperatures. |
| [149] | OHANIAN O J， BOULANGER A J， ROUNTREE S D， et al. Single-mode sapphire fiber optic distributed sensing for extreme environments［C］// Micro- and Nanotechnology Sensors， Systems， and Applications XI. April 14-18， 2019. Baltimore， USA. SPIE， 2019： 94. |
| [150] |
ELSMANN T， HABISREUTHER T， GRAF A， et al. Inscription of first-order sapphire Bragg gratings using 400 nm femtosecond laser radiation［J］. Optics Express， 2013， 21（4）： 4591.
DOI PMID |
| [151] |
XU X Z， HE J， LIAO C R， et al. Multi-layer， offset-coupled sapphire fiber Bragg gratings for high-temperature measurements［J］. Optics Letters， 2019， 44（17）： 4211-4214.
DOI URL |
| [152] |
ELSMANN T， LORENZ A， YAZD N S， et al. High temperature sensing with fiber Bragg gratings in sapphire-derived all-glass optical fibers［J］. Optics Express， 2014， 22（22）： 26825.
DOI PMID |
| [153] | 徐锡镇. 蓝宝石光纤光栅的制备及高温传感特性研究［D］. 深圳： 深圳大学， 2019. |
| XU X Z. Preparation of Sapphire fiber bragg gratings and their high-temperature sensing characteristics［D］. Shenzhen： Shenzhen University， 2019 （in Chinese）. | |
| [154] | 谭庆铭. 蓝宝石光纤光栅高温应变传感器封装与解调技术研究［D］. 深圳： 深圳大学， 2025. |
| TAN Q M. Packaging and demodulation technology of sapphire fiber Bragg grating high-temperature strain sensors［D］. Shenzhen： Shenzhen University， 2025 （in Chinese）. | |
| [155] |
GUO Q， JIA Z X， PAN X P， et al. Sapphire-derived fiber Bragg gratings for high temperature sensing［J］. Crystals， 2021， 11（8）： 946.
DOI URL |
| [156] | CHEN H， BURIC M， OHODNICKI P R， et al. Review and perspective： sapphire optical fiber cladding development for harsh environment sensing［J］. Applied Physics Reviews， 2018， 5： 011102. |
| [157] |
BARNES A E， MAY R G， GOLLAPUDI S， et al. Sapphire fibers： optical attenuation and splicing techniques［J］. Applied Optics， 1995， 34（30）： 6855-6858.
DOI URL |
| [158] |
MUMTAZ F， ALLA D R， ROMAN M， et al. Thermally robust and highly stable method for splicing silica glass fiber to crystalline sapphire fiber［J］. Applied Optics， 2023， 62（5）： 1392-1398.
DOI URL |
| [159] |
MIHAILOV S J， GROBNIC D， SMELSER C W. High-temperature multiparameter sensor based on sapphire fiber Bragg gratings［J］. Optics Letters， 2010， 35（16）： 2810.
DOI PMID |
| [160] |
RUBIN D S， SAADI Y， SHAFIR E， et al. Compact and rotationally invariant design of angle-polished optical fiber assembly emitting along the mechanical axis［J］. Applied Optics， 2015， 54（12）： 3588-3590.
DOI URL |
| [161] |
YANG S， HU D， WANG A B. Point-by-point fabrication and characterization of sapphire fiber Bragg gratings［J］. Optics Letters， 2017， 42（20）： 4219-4222.
DOI PMID |
| [162] |
XU X Z， HE J， LIAO C R， et al. Sapphire fiber Bragg gratings inscribed with a femtosecond laser line-by-line scanning technique［J］. Optics Letters， 2018， 43（19）： 4562-4565.
DOI PMID |
| [163] |
GUO Q， LIU S R， PAN X P， et al. Femtosecond laser inscribed helical sapphire fiber Bragg gratings［J］. Optics Letters， 2021， 46（19）： 4836-4839.
DOI PMID |
| [164] |
HE J， CHEN Z Y， XU X Z， et al. Femtosecond laser line-by-line inscription of apodized fiber Bragg gratings［J］. Optics Letters， 2021， 46（22）： 5663-5666.
DOI PMID |
| [165] |
RAWSON E G， GOODMAN J W， NORTON R E. Analysis and measurement of the modal-noise probability distribution for a step-index optical fiber［J］. Optics Letters， 1980， 5（8）： 357-358.
PMID |
| [166] |
HILL K O， TREMBLAY Y， KAWASAKI B S. Modal noise in multimode fiber links： theory and experiment［J］. Optics Letters， 1980， 5（6）： 270-272.
DOI URL |
| [167] |
HA W， LEE S， JUNG Y， et al. Acousto-optic control of speckle contrast in multimode fibers with a cylindrical piezoelectric transducer oscillating in the radial direction［J］. Optics Express， 2009， 17（20）： 17536.
DOI PMID |
| [168] |
FENG X X， JIANG Y， XIE S R， et al. Higher-order mode suppression technique for multimode sapphire fiber external Fabry-Perot interferometers［J］. Optics Express， 2022， 30（4）： 4759.
DOI PMID |
| [169] |
KOPLOW J P， KLINER D A V， GOLDBERG L. Single-mode operation of a coiled multimode fiber amplifier［J］. Optics Letters， 2000， 25（7）： 442-444.
PMID |
| [170] |
GROBNIC D， MIHAILOV S J， DING H， et al. Single and low order mode interrogation of a multimode sapphire fibre Bragg grating sensor with tapered fibres［J］. Measurement Science and Technology， 2006， 17（5）： 980.
DOI URL |
| [171] |
BOGAERTS W， DE HEYN P， VAN VAERENBERGH T， et al. Silicon microring resonators［J］. Laser & Photonics Reviews， 2012， 6（1）： 47-73.
DOI URL |
| [172] |
BÉRUBÉ J P， LAPOINTE J， DUPONT A， et al. Femtosecond laser inscription of depressed cladding single-mode mid-infrared waveguides in sapphire［J］. Optics Letters， 2019， 44（1）： 37-40.
DOI URL |
| [173] |
KEFER S， ROTH G L， ZETTL J， et al. Sapphire photonic crystal waveguides with integrated Bragg grating structure［J］. Photonics， 2022， 9（4）： 234.
DOI URL |
| [174] |
WANG M H， SALTER P S， PAYNE F P， et al. Single-mode sapphire fiber temperature sensor［J］. Journal of Lightwave Technology， 2024， 42（18）： 6409-6416.
DOI URL |
| [175] |
XU X Z， HE J， WU J F， et al. Single-mode helical sapphire Bragg grating for high-temperature sensing［J］. Journal of Lightwave Technology， 2025， 43（6）： 2982-2987.
DOI URL |
| [176] | TAN Q M， XU X Z， HE J， et al. Demodulation of temperature from sapphire fiber Bragg grating reflection spectra with Gaussian-like curve fitting algorithm［C］// Fifteenth International Conference on Information Optics and Photonics （CIOP 2024）. August 6-10， 2024. Xi’an， China. SPIE， 2024： 171. |
| [177] | 韩 超， 胡宾鑫， 朱 峰， 等. 光纤光栅高精度解调算法研究进展综述［J］. 激光与光电子学进展， 2022， 59（13）： 1300005. |
| HAN C， HU B X， ZHU F， et al. Review on progress of high-precision demodulation algorithm of fiber Bragg grating［J］. Laser & Optoelectronics Progress， 2022， 59（13）： 1300005 （in Chinese）. | |
| [178] | HABISREUTHER T， ELSMANN T， GRAF A， et al. High-temperature strain sensing using sapphire fibers with inscribed first-order Bragg gratings［J］. IEEE Photonics Journal， 2016， 8（3）： 6802608. |
| [179] |
XU X Z， TAN Q M， LI Z D， et al. Sapphire fiber Bragg gratings demodulated with cross correlation algorithm for long-term high-temperature measurement［J］. IEEE Sensors Journal， 2024， 24（6）： 7905-7911.
DOI URL |
| [180] |
DE MIGUEL J L， GALINDO-SANTOS J， DE TORRES C P， et al. Experimental demonstration of low-uncertainty calibration methods for Bragg grating interrogators［J］. Sensors， 2018， 18（6）： 1895.
DOI URL |
| [181] |
SHANG Q F， QIN W J. Fiber Bragg grating dynamic calibration based on online sequential extreme learning machine［J］. Sensors， 2020， 20（7）： 1840.
DOI URL |
| [182] | WANG Q C， LU J W， CHEN Y F， et al. High-precision wide-range FBG interrogation based on AWG and ultra-lightweight machine learning model［J］. Optics & Laser Technology， 2025， 191： 113340. |
| [183] |
WANG Z C， XU W J， WANG L N， et al. High-temperature stability and demodulation techniques analysis of sapphire fiber Bragg grating sensor［J］. Journal of Lightwave Technology， 2025， 43（5）： 2312-2320.
DOI URL |
| [184] |
BAO Y， HUANG Y， HOEHLER M S， et al. Review of fiber optic sensors for structural fire engineering［J］. Sensors， 2019， 19（4）： 877.
DOI URL |
| [185] |
HE J， LI Z D， XU X Z， et al. High-temperature strain sensor based on sapphire fiber Bragg grating［J］. Optics Letters， 2024， 49（3）： 446-449.
DOI PMID |
| [186] | WILLSCH M， BOSSELMANN T， FLOHR P， et al. Design of fiber optical high temperature sensors for gas turbine monitoring［J］. 20th International Conference on Optical Fibre Sensors， 2009， 7503： 75037R. |
| [187] |
MUMTAZ F， TEKLE H， ZHANG B H， et al. Highly cascaded first-order sapphire optical fiber Bragg gratings fabricated by a femtosecond laser［J］. Optics Letters， 2023， 48（16）： 4380-4383.
DOI PMID |
| [188] |
FERNANDEZ A F， GUSAROV A I， BRICHARD B， et al. Temperature monitoring of nuclear reactor cores with multiplexed fiber Bragg grating sensors［J］. Optical Engineering， 41（6）： 1246-1254.
DOI URL |
| [189] |
LAFFONT G， COTILLARD R， ROUSSEL N， et al. Temperature resistant fiber Bragg gratings for on-line and structural health monitoring of the next-generation of nuclear reactors［J］. Sensors， 2018， 18（6）： 1791.
DOI URL |
| [190] |
CHEN C， ZHANG X Y， YU Y S， et al. Femtosecond laser-inscribed high-order Bragg gratings in large-diameter sapphire fibers for high-temperature and strain sensing［J］. Journal of Lightwave Technology， 2018， 36（16）： 3302-3308.
DOI URL |
| [191] |
GUO Q， YU Y S， ZHENG Z M， et al. Femtosecond laser inscribed sapphire fiber Bragg grating for high temperature and strain sensing［J］. IEEE Transactions on Nanotechnology， 2019， 18： 208-211.
DOI URL |
| [1] | 张晨昕, 周峰, 曾雨琪, 谭胡洲, 张一飞, 刘显明, 姜亚军. 嵌入陶瓷基复合材料的蓝宝石光纤布拉格光栅热冲击研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(8): 1222-1230. |
| [2] | 王思超, 高悉宝, 郝星越, 汤祺隆, 王晴岚, 刘波. 基于多物理场仿真的激光加热基座法单晶光纤生长工艺研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(7): 1111-1119. |
| [3] | 徐静, 高山, 张博文, 刘严, 朱瑶, 张智博, 杨菁, 关春颖. 飞秒激光直写单模化蓝宝石光纤微位移传感研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(7): 1135-1142. |
| [4] | 李倩华, 王涛, 李锦烁, 国旗, 张健, 贾志泰, 于永森. 镁铝尖晶石单晶光纤光栅的制备及超高温传感特性研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(7): 1127-1134. |
| [5] | 韩松帅, 代小爽, 江俊峰, 王双, 刘琨, 向梅, 陈鑫, 张建德, 刘铁根. 高温环境下蓝宝石光纤微腔传感的研究进展[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(7): 1084-1092. |
| [6] | 张泽宇, 吴宇飞, 王涛, 张健, 贾志泰, 陶绪堂. 蓝宝石单晶光纤生长及性能研究[J]. 人工晶体学报, 2023, 52(7): 1335-1344. |
| [7] | 王涛, 贾志泰, 李阳, 张健, 陶绪堂. 单晶光纤制备及高温传感器研究进展[J]. 人工晶体学报, 2021, 50(9): 1603-1624. |
| [8] | 雅菁;杨宁宁;胡凤娇. 表面改性后的SiO2薄膜光学性能研究[J]. 人工晶体学报, 2015, 44(3): 852-856. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||
