Publication details
Abstracts and keywords
Niniejsza praca dotyczy analizy i porównania metod demodulacji widm skośnych siatek Bragga typu TFBG w zastosowaniu do ilościowego wyznaczania współczynnika załamania światła otoczenia (SRI). Badania obejmują trzy główne grupy technik: metody globalne oparte na zmianach amplitudowych (metoda długości widma oraz metoda obwiedni widma), metody globalne oparte na wyznaczaniu przesunięcia punktu odcięcia długości fali, a także metody lokalne bazujące na przesunięciach pojedynczych rezonansów modów płaszczowych. Metoda konturu i metoda obwiedni w pierwszej kolejności zostały skutecznie wykorzystane jako metody analizy ilościowej widm FTIR, dopiero potem zostały zaadaptowane do demodulacji widm TFBG. Na parametry wymienionych wyżej metod duży wpływ ma dobór metody redukcji szumów. Aby możliwa była demodulacja widma TFBG, widmo w pierwszej kolejności wymaga filtracji wygładzającej. Więc zatem, w pracy przeprowadzono analizę wpływu różnych metod wstępnego przetwarzania widm na dokładność i rozdzielczość pomiaru SRI. Zastosowano zarówno proste filtry wygładzające (ruchoma średnia, filtr medianowy, filtracja SG), jak i bardziej zaawansowane techniki filtracji (transformacja falkowa, filtr Whittaker'a, filtr NLM), a także filtrację w dziedzinie częstotliwości z wykorzystaniem FFT. Metody te pozwoliły na istotne ograniczenie szumów i poprawę jakości krzywych kalibracyjnych. Dobór odpowiedniego sposobu filtracji jest niezbędny do uzyskania możliwych do aproksymacji krzywych kalibracyjnych. Uzasadnieniem podjętych badań było więc zarówno zwiększenie dokładności i rozdzielczości pomiaru SRI, jak i opracowanie spójnego podejścia do przetwarzania widm TFBG.
This thesis focuses on the analysis and comparison of demodulation methods for tilted fiber Bragg grating (TFBG) spectra used for the quantitative determination of the surrounding refractive index (SRI). The study covers three main groups of techniques: global amplitudebased methods (the spectrum length method and the envelope area method), global methods based on determining the shift of the cut-off wavelength, and local methods that rely on tracking the shifts of individual cladding-mode resonances. The contour (spectrum length) method and the envelope method were initially used as quantitative analysis techniques for FTIR spectra and were later adapted for TFBG spectrum demodulation. The performance of the above methods is strongly influenced by the choice of noisereduction technique. Since TFBG spectral demodulation requires preliminary smoothing, the spectrum must first undergo appropriate filtering. Therefore, the work includes an analysis of how different preprocessing techniques affect the accuracy and resolution of SRI measurements. Both simple smoothing filters (moving average, median filter, SG filter) and more advanced filtering methods (wavelet transform, Whittaker filter, NLM filter) were employed, as well as frequency-domain filtering using FFT. These techniques enabled a significant reduction in noise and an improvement in the quality of the calibration curves. Selecting an appropriate filtering strategy is essential for obtaining calibration curves suitable for mathematical approximation. The motivation for this research was therefore both to improve the accuracy and resolution of SRI measurement and to develop a consistent approach to TFBG spectral preprocessing.
