随着吸收光谱分析检测技术在各个领域的快速发展,其优越性也得到越来越多行业的认可,在环境检测、工业生产加工和生物医学应用中有着重要的地位。吸收光谱作为一种选择性探测的方法,在气体的吸收光谱检测中,利用激光和气体分子相互作用的特性进行检测,通过对比目标气体和所检测气体的光谱特性,能够准确地识别出检测的气体,以及其气体浓度。除了差分法吸收光谱技术和傅里叶变换红外光谱技术之外,基于扫频光源吸收光谱法作为新发展起来的一种高分辨率、高灵敏度的技术,其检测结果更具有代表性。扫频光源能够提供高速的扫描速度、宽的扫描范围、高的信噪比,以及具有选择性强等优点,不仅适用于扫频光学相干层析成像(Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT),在吸收光谱领域也得到了越来越广泛的使用,尤其是在检测气体的吸收光谱方面,扫频光源能够把背景气体、粉尘、温度等因素的影响降到最低,能够提高检测系统的准确性和灵敏度。吸收光谱技术使用扫频光源,可以很大程度地提高光谱的分辨率,比传统的光谱检测技术有着更快的响应速度。除此之外,扫频光源能够实现模块化设计,可以根据不同的检测需要调整参数,实现快速安装和便捷维护,适用于现场检测。随着对扫频光源深入的研究,其优越性能倍受更多行业领域的重视和应用,包括了军事领域、环境检测领域等。因此基于法布里珀罗滤波器窄瞬时线宽的扫频激光光源是本文主要研究对象。本课题主要研究如何得到窄瞬时线宽的扫频激光光源,以及讨论影响扫频激光光源瞬时线宽的主要因素,包括了滤波器带宽、光纤的色散、滤波器扫频速度以及它们的影响方式。主要搭建了一个光纤型,中心波长为1340 nm,扫频速度为30KHz的窄瞬时线宽的扫频激光光源,光源相位和光功率稳定性高,扫频范围为10nm,半高全宽为6 nm,瞬时线宽小于0.018 nm,输出平均光功率是9.1 mW。本课题的扫频激光光源在应用傅里叶域锁模(Fourier-domain mode locking,FDML)技术的基础上,使用精密度高达5578、窄透射窗口的法布里珀罗滤波器(Fiber Fabry-Perot Interferometer Tunable Filter,FFP-TF)作为调谐滤波器,以腔内增益介质的自发辐射作为背景光,经过单模长光纤后,到达FFP-TF对腔内的激光进行调谐滤波,最后能够稳定地输出窄瞬时线宽的扫频激光。并讨论了影响光源瞬时线宽的因素。光源的窄瞬时线宽扫频激光光源具有极高的精细度和稳定性,可以直接应用于对分辨率要求比较高的高速分子光谱学、分子吸收光谱学等领域。本文分为以下四个部分:第一章绪论,主要介绍了课题的研究背景和意义,包括了扫频光源在各个领域的应用情况、发展现状和其他相关技术概况。同时还分析了目前各个扫频激光光源研究小组的成果。详细介绍了扫频激光光源的技术简介和扫频原理,以及扫频激光光源最主要的性能指标:光源波长、扫频速度、输出光功率、光源的调谐光谱带宽和瞬时线宽。最后阐述了本课题的主要研究内容和课题的创新点。第二章先介绍了课题设计和搭建的扫频激光光源相关的理论知识,包括傅里叶域的锁模技术、法布里珀罗滤波器的滤波原理,并设计出了基于法布里珀罗滤波器窄瞬时线宽的扫频光源系统图。此外还研究了能够影响最终光源的输出瞬时线宽的各个因素,如所使用的长光纤造成的色散、法布里珀罗滤波器的带宽和扫频频率,分析了扫频光源的瞬时线宽在一个扫描周期中的变化情况。并从理论和数值模拟上解释了各个因素是如何影响光源的瞬时线宽以及其优化的方法。第三章主要是介绍系统的搭建和对扫频光源最终输出光谱的实验数据的采集。通过对搭建系统所需的器件工作原理的充分了解,按照第二章的实验设计图搭建好扫频光源系统平台。先是采集了助推式光学放大器(booster optical amplifier,BOA)和半导体光放大器(semiconductor optical amplifier,SOA)的自发辐射光谱图,作为之后理论分析基础;第二步通过给FFP-TF通入直流偏置电压,查看滤波器在不同电压下的透射光谱,以便根据偏置电压的改变来调节滤波器的透射波段,从而可以选择不同中心波长的光波;第三步确定加载给滤波器的电压的峰峰值对透射光谱的影响;第四步为研究加载给滤波器的扫频频率对光源瞬时线宽的影响;第五步搭建完整的扫频激光光源平台,采集相关的数据和搭建迈克尔逊干涉仪。同时还对实验数据对每一个步骤的实验结果做了分析,包括了BOA、SOA中心波长对实验造成的影响,FFP-TF在不同电压下扫描和后向扫描不一致的现象,压电陶瓷在不同电压下的形变情况,电压的峰峰值对扫频激光光源最终输出瞬时线宽和光源光功率稳定性的影响,以及在同一套系统中,不同倍频频率对扫频激光光源造成不同输出光谱信号做了理论研究和分析。第四章为总结与展望,主要是总结了本课题的工作成果和对扫频光源的前景展望,以及对课题提出改进方法和能够进一步的研究方向。