【摘 要】
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光作为信息的载体,在信息领域发挥着重要作用。由于慢光能够对光的群速度进行调控,在全光通信、光纤传感、激光雷达及非线性效应增强等领域得到了广泛应用。根据慢光产生的机理不同可将慢光分为两类:基于结构色散的结构慢光和基于材料色散的材料慢光。基于相干布居振荡（Coherent Population Oscillation,CPO）效应引起的材料慢光具有结构简单、延时可调范围大、可在室温下操作等诸多优点,本
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光作为信息的载体,在信息领域发挥着重要作用。由于慢光能够对光的群速度进行调控,在全光通信、光纤传感、激光雷达及非线性效应增强等领域得到了广泛应用。根据慢光产生的机理不同可将慢光分为两类:基于结构色散的结构慢光和基于材料色散的材料慢光。基于相干布居振荡（Coherent Population Oscillation,CPO）效应引起的材料慢光具有结构简单、延时可调范围大、可在室温下操作等诸多优点,本文主要研究了基于掺铒光纤和硫化铅量子点的CPO慢光,在此基础上提出了用CPO慢光来提高光纤光栅应变灵敏度的传感方案。主要研究内容如下:（1）介绍了慢光技术的发展及应用研究现状,用K-K关系阐述了慢光产生的本质,并基于CPO效应分别推导了掺铒光纤和硫化铅量子点两类慢光介质中的时间延迟表达式,分析了利用慢光可控群折射率来提高传统光纤传感系统灵敏度的可行性。（2）通过实验研究了掺铒光纤和硫化铅量子点材料中的可控光速。调节泵浦功率大小后,调制频率为50Hz时,30cm掺铒光纤介质可实现群速度从-253.5497m/s到60.2561m/s的可控快慢光,延时为ms量级,群折射率改变量可达1.1832×10~6。研究量子点慢光时,提出了一种制作过程比较简单的硫化铅量子点薄膜制备方法,该量子点薄膜产生的延时为ps量级,延时随泵浦功率增大而增大。（3）由于CPO效应能够实现群折射率的可控调节,设计了基于CPO慢光的应变传感系统。将光纤光栅所受应变用M-Z慢光干涉系统解调,从理论上分析了慢光提高应变灵敏度的可行性,并选用群折射率可调范围较大的掺铒光纤作为慢光介质,从实验中验证了慢光使应变灵敏度提高了6.521倍。本文为CPO慢光在传感领域的应用提供了一定的参考价值,尤其是为应变传感性能的改善提供了一种新方案。
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