基于光纤光栅激光器的温度传感器

发布时间：2017-08-09 08:12

  本文关键词：基于光纤光栅激光器的温度传感器

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【摘要】：光纤布拉格光栅激光器具有效率高、阈值低、结构紧凑、光束质量高、可靠性好等诸多优点,其在生命科学、光通讯、磁场传感、温度传感等领域中广泛应用。本文主要研究光纤布拉格光栅法布里-珀罗(FBG-FP)腔对连续波及脉冲激光入射的响应、光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔衰荡光谱及其应用、基于单波长光纤光栅激光器的温度传感器、基于注入式光纤光栅激光器的温度传感器及基于双波长光纤光栅激光器的温度传感器。具体研究内容包括：1、在忽略FBG(光纤Bragg光栅)非线性效应的情况下,研究单模光纤非线性效应对FBG-FP(法布里-珀罗)腔输出特性的影响,导出连续波及脉冲激光入射时,FBG-FP腔透射率的数学表达式。研究结果表明：连续波入射时,FBG-FP腔呈现双稳态输出特性；脉冲激光入射时,FBG-FP腔的输出呈现衰荡特性,且出现调制不稳定性。2、理论与实验研究基于脉冲激光入射时光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔衰荡技术的光纤磁场传感器。导出输出电场的一般表达式,讨论了微弱磁场变化对腔衰荡时间的影响。得知输出光强与FBG-FP腔衰荡时间均与外加微弱磁场成反比。理论与实验研究结果表明基于FBG-FP腔衰荡光谱的光纤磁场传感器的技术可行性。3、实验研究掺铒光纤布拉格光栅激光器的模式竞争现象,实验研究光纤布拉格光栅的工作温度对起振模式的影响。研究表明工作温度变化会影响光纤布拉格光栅中心波长变化,从而影响激光器振荡模式。实验数据处理得知温度灵敏度为1.29×10-5/℃。当两光栅的工作温度为25℃时,输出功率为-23.69 dBm,激光器的输出波长为1549.96nm,斜效率为0.006%,阈值功率为154 mW。4、提出并实验研究基于注入式光纤布拉格光栅激光器波长与时域解调的温度传感器。实验装置包括射频信号调制的DFB激光器作为注入光,光纤布拉格光栅激光器,光谱分析仪,数字示波器。实验测量所提出温度传感器的动态范围。结果验证温度传感器温度测量的技术可行性。5、搭建实验装置并实验研究基于包含半导体可饱和吸收镜的双波长光纤光栅激光器的温度传感器。调Q脉冲的重复频率是～17KHz。实验数据得知温度与双波长的波峰间隔呈现良好的线性关系,当工作温度从-10℃变化到22℃时,测出该温度传感器的温度灵敏度为21 pm/℃。
【关键词】：温度传感器 光纤布拉格光栅 光纤激光器 温度灵敏度
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248;TP212.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 光纤光栅法布里-珀罗腔及应用9-10
• 1.3 光纤布拉格光栅激光器及应用10-13
• 1.4 光纤传感器概述13-14
• 1.5 光纤温度传感器发展现状14-16
• 1.6 本文研究内容16-18
• 第2章 FBG-FP腔对连续波及脉冲激光入射的响应18-25
• 2.1 FBG-FP腔对连续波激光入射的响应18-19
• 2.2 FBG-FP腔对脉冲激光入射的响应19-20
• 2.3 单模光纤非线性效应对FBG-FP腔输出特性的影响20-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 FBG-FP腔衰荡光谱及应用25-31
• 3.1 腔衰荡光谱25-27
• 3.2 FBG-FP腔衰荡光谱在光纤磁场传感器的应用27-29
• 3.3 模拟仿真结果与讨论29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 基于单波长光纤光栅激光器的温度传感器31-41
• 4.1 单波长光纤光栅激光器31-36
• 4.2 光纤光栅中心波长对温度的响应36-39
• 4.3 基于单波长光纤光栅激光器的温度传感器39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 基于注入式光纤光栅激光器的温度传感器41-47
• 5.1 注入式光纤光栅激光器41-44
• 5.2 基于注入式光纤光栅激光器的温度传感器44-46
• 5.3 本章小结46-47
• 第6章 基于双波长光纤光栅激光器的温度传感器47-51
• 6.1 双波长光纤光栅激光器47-50
• 6.2 基于双波长光纤光栅激光器的温度传感器50
• 6.3 本章小结50-51
• 第7章 工作总结与展望51-53
• 7.1 工作总结51-52
• 7.2 展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-58
• 个人简介58-59

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本文编号：644257