基于光纤谐振腔的应变测量方法研究

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光通信的迅猛发展,光纤制造工艺与半导体激光器生产技术的日趋成熟,带动了光纤激光器的快速发展。与此同时光纤激光器也成为当今光纤传感领域的重要器件。基于光纤激光器的传感器可以克服传统光纤传感器反馈信号弱、信噪比不高的缺点,同时还可以实现传感系统的全光纤化,大大降低了与标准通信光纤连接时的损耗,因此对光纤激光器在传感领域的研究将对光纤传感技术的发展起着举足轻重的作用。本论文对基于单纵模线性腔光纤激光器的应变传感系统进行了理论与实验研究。首先本文介绍了光纤激光器的特点、基本原理、结构、分类及应用。接着介绍了单纵模线性腔光纤激光器的基本原理,并对其进行了数值分析与计算机仿真。在理论上详细分析了线性腔光纤激光器单纵模运行的条件,并计算出单纵模运行所需的布拉格光栅反射率和谐振腔长度的关系,通过选择适当的参数实现了对线性腔光纤激光器单纵模运行的优化设计。随后根据实验对泵浦光源输出功率稳定和可调方面的要求,制作了实验所用的980nm半导体激光器的驱动电路。最后设计了一套新型的基于线性腔光纤激光器的应变传感系统,通过实验对所设计的980nm激光器驱动电路和应变传感系统进行了测试。经实验,得到了传感器中心波长和负载的关系,这一结果与理论值完全吻合。通过实验测出了产生激光所需的泵浦光强度,并将激光光谱与产生激光前不同强度泵浦光条件下的荧光光谱进行了比较。本实验采用的线性腔掺铒光纤激光器产生的激光信号和传统的双FBG传感系统相比带宽更窄,信噪比更高,完全可以满足实验要求。希望本论文对基于单纵模线性腔光纤激光器的应变传感系统的数值分析和实验研究能对今后的进一步研究奠定一定的理论和实验基础。
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