基于DBR光纖激光器的有源光纖傳感技術研究.pdf

1、隨著光纖光柵寫制技術的不斷成熟，基于光纖Bragg光柵(FBG：Fiber BraggGrating)的光纖無源傳感技術得到了巨大的發(fā)展。但是隨著對工程監(jiān)測的要求越來越高，現(xiàn)有的光纖無源傳感系統(tǒng)已難以滿足要求。當今光纖傳感技術的發(fā)展正朝著多參量化，多功能化，以及大規(guī)模網絡化的方向發(fā)展。光纖激光器技術的發(fā)展使得光纖傳感技術進入了有源傳感的時代。光纖有源傳感技術利用光纖激光器作為核心傳感單元，與無源傳感技術相比較，其傳感信號的光功率更高，信

2、噪比也更高，而且有源傳感技術主要是對輸出拍頻進行解調，因此解調方法更為簡單，靈敏度更高，成本也相對低廉。
　　 本文在國家自然科學基金重點項目(No.60736039)：集成化、高速率、多參數、大規(guī)模新型光纖傳感網絡關鍵技術及其應用研究；國家自然科學基金項目(No.10904075)：基于傾斜光柵的多維微結構光纖光子器件機理及應用研究；國家自然科學基金項目(No.11004110)：多維微結構光纖中聲光效應機理及應用的研究；天津

3、市科技支撐計劃(No.11ZCKFGX01800)：長距離分布式光纖通信線路安全預警技術與裝備研究；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助：基于微結構光纖光柵的新型光纖聲光器件理論與應用研究的支持下完成的。主要內容包括：⑴對光纖無源和有源傳感技術的工作原理以及研究現(xiàn)狀進行了概括的描述，重點介紹了基于單縱模分布式布喇格反射(DBR：Distributed Bragg Reflector)光纖激光器的拍頻解調有源傳感技術。DBR光纖激光器不僅具

4、有高信噪比、高輸出功率等一系列優(yōu)點，而且基于DBR光纖激光器的有源光纖傳感技術主要利用輸出拍頻進行解調，因此解調方法更為簡單，靈敏度更高，成本也相對低廉。⑵對單縱模DBR光纖激光器進行了理論設計和實驗研究。利用基于光纖光柵的光纖激光器的基本理論，從理論上分析了F-P線形腔的輸出特性，并探討了對縱模間隔和縱模線寬的影響因素。在實驗上制作了單縱模DBR光纖激光器，基本符合理論模擬結果。⑶設計了基于單縱模DBR光纖激光器的有源傳感器，討論了溫

5、度和應變對光纖雙折射的影響，并對其傳感原理進行了分析，成功研制了基于正交偏振拍頻解調的有源溫度和應變傳感器，并基于上述原理對光纖的雙折射度進行測量。利用雙波長單縱模DBR光纖激光器，在實驗上產生了光生毫米波信號，實驗結果和理論推導相一致。⑷設計了基于多縱模DBR光纖激光器的有源傳感器，討論了應變、位移及溫度等對光纖雙折射的影響，并對其傳感原理進行了分析，成功研制了基于縱模拍頻解調的應變、位移和溫度傳感器，并基于上述原理對光纖的雙折射度進