新型窄線(xiàn)寬光纖激光器與光纖傳感器的研究.pdf

1、隨著光纖光柵技術(shù)的不斷發(fā)展，其作為光纖技術(shù)的重要器件在光纖傳感和光纖激光器領(lǐng)域有著更為廣泛的應(yīng)用?；诠饫w光柵的光纖傳感器以其靈巧、體積小易于集成和抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)在小型化、多參量化和集成化方向的現(xiàn)代傳感技術(shù)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。而單縱模窄線(xiàn)寬光纖激光器在相干光通信、長(zhǎng)距離光纖傳感、激光雷達(dá)以及太赫茲源等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文針對(duì)幾種特殊結(jié)構(gòu)光纖光柵濾波器進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究，并將它們應(yīng)用于光纖傳感與光纖激光器領(lǐng)域中

2、。采用自制的稀土摻雜光纖與多種腔結(jié)構(gòu)對(duì)摻鉺光纖激光器進(jìn)行深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究。取得的主要研究成果與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.采用耦合模理論分析了光纖光柵的光譜特性與濾波特性，利用傳輸矩陣法建立了拉錐型（普通和保偏）啁啾光纖光柵的理論模型，理論與實(shí)驗(yàn)詳細(xì)分析了拉錐型（普通和保偏）啁啾光纖光柵的光譜和濾波特性。深入研究了啁啾光纖光柵自身參數(shù)與拉錐參數(shù)對(duì)其光譜和濾波特性的影響，同時(shí)引入拉錐產(chǎn)生的損耗因子對(duì)其模型進(jìn)行修正。進(jìn)一步研究了拉錐型保

3、偏啁啾光纖光柵偏振態(tài)對(duì)其光譜和濾波特性的影響。
　　2.提出并搭建了一種基于均勻光纖光柵組的二維空間定位傳感系統(tǒng)，利用光纖光柵軸向應(yīng)力傳感器的原理，將壓力參量轉(zhuǎn)化為光纖光柵的軸向應(yīng)力參量，通過(guò)觀測(cè)光纖光柵諧振波長(zhǎng)的變化，實(shí)現(xiàn)二維空間的定位。
　　3.提出并搭建了基于保偏拉錐型啁啾光纖光柵與保偏長(zhǎng)周期光纖光柵的多參量光纖傳感器。對(duì)于保偏拉錐型啁啾光纖光柵，理論與實(shí)驗(yàn)深入研究該光纖光柵不同偏振態(tài)上的透射峰波長(zhǎng)以及光柵的透射深度與

4、應(yīng)力、溫度和扭轉(zhuǎn)的關(guān)系，得到一個(gè)應(yīng)力、溫度和扭轉(zhuǎn)同時(shí)測(cè)量的光纖傳感器。對(duì)于保偏長(zhǎng)周期光纖光柵，實(shí)驗(yàn)研究該光柵不同模式耦合產(chǎn)生的透射峰波長(zhǎng)和透射深度以及不同偏振態(tài)上的透射峰波長(zhǎng)和透射深度與溫度、折射率和扭轉(zhuǎn)的關(guān)系，得到一個(gè)溫度、折射率和扭轉(zhuǎn)同時(shí)測(cè)量的光纖傳感器。
　　4.根據(jù)拉錐型啁啾光纖光柵的理論，提出了一種線(xiàn)形腔單縱模窄線(xiàn)寬光纖激光器，詳細(xì)分析了可飽和吸收體的工作原理，結(jié)合拉錐型啁啾光纖光柵窄帶濾波器和可飽和吸收體共同作用實(shí)現(xiàn)單

5、縱模激光輸出，采用洛倫茲擬合得到激光器20dB線(xiàn)寬約為27.7kHz。進(jìn)一步根據(jù)保偏拉錐型啁啾光纖光柵的理論，提出了一種基于保偏拉錐型光纖光柵濾波器與可飽和吸收體的環(huán)形腔可切換雙波長(zhǎng)光纖激光器，實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)波長(zhǎng)任意切換的單縱模窄線(xiàn)寬激光輸出。理論和實(shí)驗(yàn)研究了自反饋?zhàn)⑷爰夹g(shù)的工作原理，提出一種基于高摻雜濃度的摻鉺光纖、拉錐型均勻光纖光柵和自反饋?zhàn)⑷氕h(huán)的單縱模窄線(xiàn)寬DFB光纖激光器，實(shí)驗(yàn)測(cè)量有無(wú)自反饋?zhàn)⑷氕h(huán)的激光器20dB線(xiàn)寬分別近似為1

6、0.3kHz和52.3kHz。
　　5.理論分析了均勻光纖光柵單腔與多腔（對(duì)稱(chēng)腔與非對(duì)稱(chēng)腔）F-P濾波器的光譜特性和濾波特性，并實(shí)驗(yàn)制作了不同腔長(zhǎng)的濾波器進(jìn)行對(duì)比。提出了一種基于保偏均勻光纖光柵非對(duì)稱(chēng)腔F-P濾波器的環(huán)形腔可切換雙波長(zhǎng)單縱模窄線(xiàn)寬光纖激光器，洛倫茲擬合單波長(zhǎng)激光輸出的3dB線(xiàn)寬分別近似為4.8kHz和4.5kHz。進(jìn)一步分析了啁啾光纖光柵單腔與多腔F-P濾波器的光譜特性和濾波特性，并實(shí)驗(yàn)制作了不同間隔的啁啾光纖光柵