光纤DBR传感器的激光输出特性研究与传感分析

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjr_1988
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由于激光的问世,使得新型的光检测技术可以作为一种精确度较高、非接触型的检测手段,并且可以通过光的不同的性质来进行检测,从而光纤传感器就获得了迅猛的发展。此外,调Q光纤传感技术的进步与运用是光纤激光技术的研究史上的一个历史性的飞跃。光信号的能量被调Q开关压缩以后会形成脉冲,这样就会使得输出的激光具有比之前高好几个数量级的输出峰值功率。基于以上背景,本文描述了一种光纤DBR传感器的激光的输出特性的研究方法与传感分析的方法。本论文首先提出了本课题的研究背景与研究时域调Q传感特性的意义所在;然后详细回顾了光纤传感技术的发展过程以及研究现状;接着研究了基于掺Er3+光纤传感器的调Q技术,同时还分别从粒子的能级层面以及速率方程层面讨论了掺Er3+光纤传感器的调Q原理。在仿真模拟实验方面,主要在三维空间内建立了磁-固耦合模型,模拟了涂覆铁磁流体的光纤传感器处于磁场中的形变情况。在实体的实验操作方面,主要详细设计了研究光纤DBR传感器激光输出的时域调Q特性的实验方案,从光纤DBR传感器激光输出的时域调Q特性具体实验出发,讨论了实验平台的组成、设计以及通过实验过程所得出的实验结果,并对实验的效果进行了绘图解释比较。研究结果表明,随着泵浦功率的逐渐增大,光纤DBR传感器的自调Q输出脉冲的脉冲持续时间在缩短,但是其幅度和脉冲重复率却在变大,这正是自调Q的典型特征,同时也表明了激光腔内部的饱和吸收效应。另外,当泵浦功率从80mW变化到330mW时,输出脉冲的峰值功率P几乎是线性地从82.57μW增加到1897.2μW,脉冲能量E也从0.116nJ增大到了0.379nJ的大小。总的来说,在激光腔内施加较高的泵浦功率加快了增益粒子的激发过程,从而更加容易达到饱和吸收的状态。
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