模拟退火算法在光纤光栅光谱复用识别中的应用

"该研究主要探讨了如何利用模拟退火算法解决光纤布拉格光栅(FBG)在光谱形状复用技术中的光谱重叠问题，以实现多个FBG的有效区分和识别。通过对2个、3个和4个FBG的光谱部分重叠和完全重叠情况进行分析，结果显示，即使光谱发生重叠，也能通过模拟退火算法进行精确的识别，波长识别误差小于10pm。这种方法对于大规模光纤光栅传感网络的复用解调提供了新的思路。" 光纤光栅是光纤通信和传感系统中的重要元件，其工作原理基于布拉格反射，即当入射光的波长与光栅周期相匹配时，光栅会反射特定波长的光，形成独特的反射谱。在光纤光栅传感网络中，多个FBG可以通过光谱复用技术同时存在于同一根光纤中，从而提高系统的传感密度和效率。 光谱形状复用技术是一种利用FBG反射谱的不同形状来编码和区分不同FBG的方法。在实际应用中，FBG的光谱可能会因为各种因素（如温度、压力变化）而发生重叠，这给识别带来了挑战。为了解决这个问题，研究人员采用了模拟退火算法，这是一种受到固体退火过程启发的优化算法，能够在复杂优化问题中找到接近全局最优的解决方案。 模拟退火算法的核心在于在搜索空间中引入温度概念，随着“温度”的降低，算法逐渐趋向于最优解，而初期的高温阶段允许算法跳出局部最优，增加了搜索的全局性。在FBG光谱识别中，算法通过调整参数，逐步优化光谱重叠情况下的识别过程，使得不同FBG的光谱特征得以有效区分。 实验结果显示，最多4个FBG的光谱重叠可以通过模拟退火算法准确识别，且识别误差极小，小于10pm，这在实际应用中具有很高的精度。这一成果验证了模拟退火算法在解决FBG光谱重叠问题上的有效性，并为大规模光纤光栅传感网络的解调提供了新的可能，有助于进一步提升网络的性能和容量。 这项研究不仅深入探讨了光纤光栅的光谱形状复用技术，还展示了模拟退火算法在解决复用网络中的关键问题上的潜力。这一方法有望在未来的光纤传感系统设计和优化中发挥重要作用，推动光纤通信和传感技术的发展。