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分布式反馈(DFB)光纤激光器和分布式布拉格反射镜(DBR)光纤激光器由于其光频率的特性,可以用于传感领域,如应力传感、温度传感等,并可以替代被动式的光纤光栅(FBG)传感器。它们以其高性能和小体积成为极受欢迎的高精度装置。不在传感位置附近使用光隔离器而采用远程泵浦及诊断是其急需解决的问题。通常的解决方案是使用光谱仪,或基于光纤干涉仪和相位调制的方法,或观测光纤激光器拍频。但是激光器中会收到由导光光纤末端反射回来的离散信号,这样,由导光光纤引起的瑞利背向散射就会传入到激光器中。
人们试着消除分布式反馈光纤激光器和分布式布拉格反射镜光纤激光器中反馈信号的影响,因为反馈信号将会引入额外的强度和频率噪声。本文假设激光器器的反馈信号很弱,并经过仿真及实际实验得到验证。本文还对以DFB光纤激光器作为主传感器,同时使用马赫-泽德干涉仪(MZI)作为传感系统进行了测试。结果表明,该系统能够进行实时测量并有很好的稳定性。
本文的研究重点是光纤激光器的传感系统以及光纤激光水听器系统。首先,对水听器的开发系统和应用进行了概述,并阐述了论文的研究目的和意义。
其次,介绍了分布式光纤激光器的理论背景,并对速率方程进行了适当的假设、简化。
再次,应用传递矩阵(TMM)等方法,对分布式光纤激光器进行了数值分析。同时利用分布式反馈光纤激光器作为声学传感器进行了实验,并对MZI和强度调制两种调制原理进行了结果分析。
之后,介绍了弱反馈对DFB光纤激光器的影响,通过理论和数值分析以及模拟仿真,从不同方面对其进行了分析。
最后,我们根据反馈信号给出了一种综合评价反馈式DFB光纤激光器的原理。同时也给出了弱反馈DFB光纤激光器的性能指标。性能包括基于弱反馈和强度调制的声学和振动测量。