基于摻鉺光纖激光器的光纖光柵振動(dòng)傳感技術(shù)研究.pdf

1、光纖激光器以其低閾值、高效率、可靠性強(qiáng)和結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)點(diǎn)，從研究初期就受到普遍重視，后被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事及工業(yè)的各種光通訊領(lǐng)域。其中，以摻鉺光纖激光器作為光纖光柵振動(dòng)傳感器成為研究的主要方向，同時(shí)因其優(yōu)良的傳感性能，已被廣泛應(yīng)用于溫度、應(yīng)變、壓力、壓強(qiáng)等傳感應(yīng)用中。
　　本文首先闡述了光纖激光器的基本原理，基于激光振蕩理論，根據(jù)鉺離子的三能級(jí)結(jié)構(gòu)模型推導(dǎo)了摻鉺光纖激光器的速率方程?？偨Y(jié)了幾種單縱模激光的輸出方法，重點(diǎn)分析

2、了飽和吸收體法的駐波干涉和模式選擇原理，并介紹了對(duì)光纖光柵傳感測(cè)量的基本原理和解調(diào)技術(shù)。
　　然后，設(shè)計(jì)了一種環(huán)形腔摻鉺光纖激光器，通過(guò)模擬計(jì)算激光器環(huán)形腔的輸出特性，得到影響該摻鉺光纖激光器輸出功率的兩個(gè)重要參數(shù)為摻鉺光纖長(zhǎng)度和輸出耦合器分光比。仿真確定了摻鉺光纖長(zhǎng)度與輸出耦合比的最優(yōu)值，在該值下激光器的輸出性能最佳。
　　接著，對(duì)摻鉺光纖激光器的輸出特性進(jìn)行了仿真優(yōu)化，由仿真結(jié)果可知，該摻鉺光纖激光器在輸出性能最佳時(shí)，摻

3、鉺光纖最佳長(zhǎng)度L和輸出耦合器最佳分光比R分別為2.5m和90％；優(yōu)化之后的激光器最大輸出功率提高了6.26mW，斜率效率提高了3.42%，參數(shù)優(yōu)化效果顯著?？紤]到為了使激光器輸出單縱模激光，可在該激光器中加入一段未被泵浦的摻鉺光纖作為飽和吸收體并對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，觀察可得飽和吸收體長(zhǎng)度和濃度的變化對(duì)激光器輸出性能影響不明顯。
　　最后，仿真分析基于長(zhǎng)周期光柵的邊緣濾波法，得到較寬解調(diào)范圍，當(dāng)增加光纖布拉格光柵帶寬時(shí)，解調(diào)范圍和靈敏