论文部分内容阅读
近些年来，随着光纤传感技术的不断发展和成熟，光纤传感器因为其具有较强的抗电磁干扰能力、尺寸小、成本低和抗腐蚀能力强等优越的性能而得到了较快的发展。由于其可以对许多参量进行传感，如振动、应变、加速度等，已经被广泛的应用在军事、电力、航空航天、桥梁结构健康监测等领域。光纤激光器作为光纤传感系统的主要光源，具有输出激光波长可调谐性好、重量轻、有良好的兼容性等优点，同时光纤激光器的输出激光可以通过光耦合器耦合到相应的传感器中，因此光纤激光器可以广泛的应用在光纤传感领域。除了在光纤传感领域的应用以外，光纤激光器也同样是光纤通信系统中的主要器件，如通信系统中经常用到的多波长光纤激光器，锁模光纤激光器等，同时其在超快光学、光信息检测与处理、生物医学等领域中也有极其重要的运用。由于光纤激光器在光纤传感和光纤通信领域的广泛应用，因此对于光纤激光器的研究也吸引了科研工作人员的广泛关注。
本文的主要研究内容包括提出了一种基于主动锁模光纤激光器的光纤光栅传感系统，利用激光主动锁模实现了对光纤光栅传感器的定位以及波长移动的检测。系统基于利用由各光纤光栅、增益介质和光纤环镜等元件构成不同长度的线形激光腔，通过不断的改变调制频率，能够选择性地将系统锁模到不同的谐振腔，因此可以定位到不同位置的光纤光栅传感器，实现了对同一光路上各光纤光栅传感器由于应变或温度等外界因素变化所引起的波长变化的检测。对系统的工作原理进行了理论解释和分析，并以温度传感为例对系统进行了实验验证，证明了该系统在波长和空间上对不同光纤光栅阵列进行检测的能力。同时，又提出了一种基于复合腔锁模光纤激光器的传感系统，系统利用法布里－珀罗激光二极管与光纤光栅构成激光器的谐振腔；由两个光纤光栅构成的法布里－珀罗腔(F-P腔)作为系统结构的外腔。光纤光栅、法布里－珀罗激光二极管和激光器增益部分共同构成了复合腔光纤激光器。在系统结构中，法布里－珀罗激光二极管作为主动锁模的调制器件，对其进行包络调制达到了主动锁模的目的，并实现了利用主动锁模的方式对复合腔光纤激光器中弱反射光纤光栅传感器的定位研究。同时系统利用激光拍频技术对实验结果进行测量，将光信号的测量转化为电信号的测量，使数据处理更加方便。文中所提结构具有易于操作，成本低，兼容行良好等优点，因此具有不错的应用前景。
本文的主要研究内容包括提出了一种基于主动锁模光纤激光器的光纤光栅传感系统，利用激光主动锁模实现了对光纤光栅传感器的定位以及波长移动的检测。系统基于利用由各光纤光栅、增益介质和光纤环镜等元件构成不同长度的线形激光腔，通过不断的改变调制频率，能够选择性地将系统锁模到不同的谐振腔，因此可以定位到不同位置的光纤光栅传感器，实现了对同一光路上各光纤光栅传感器由于应变或温度等外界因素变化所引起的波长变化的检测。对系统的工作原理进行了理论解释和分析，并以温度传感为例对系统进行了实验验证，证明了该系统在波长和空间上对不同光纤光栅阵列进行检测的能力。同时，又提出了一种基于复合腔锁模光纤激光器的传感系统，系统利用法布里－珀罗激光二极管与光纤光栅构成激光器的谐振腔；由两个光纤光栅构成的法布里－珀罗腔(F-P腔)作为系统结构的外腔。光纤光栅、法布里－珀罗激光二极管和激光器增益部分共同构成了复合腔光纤激光器。在系统结构中，法布里－珀罗激光二极管作为主动锁模的调制器件，对其进行包络调制达到了主动锁模的目的，并实现了利用主动锁模的方式对复合腔光纤激光器中弱反射光纤光栅传感器的定位研究。同时系统利用激光拍频技术对实验结果进行测量，将光信号的测量转化为电信号的测量，使数据处理更加方便。文中所提结构具有易于操作，成本低，兼容行良好等优点，因此具有不错的应用前景。