基于摻鉺光纖激光器的光纖光柵振動傳感技術(shù)研究.pdf

1、光纖激光器以其低閾值、高效率、可靠性強和結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)點，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傳感器成為研究的主要方向，同時因其優(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，并介紹了對光纖光柵傳感測量的基本原理和解調(diào)技術(shù)。
　　然后，設(shè)計了一種環(huán)形腔摻鉺光纖激光器，通過模擬計算激光器環(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重要參數(shù)為摻鉺光纖長度和輸出耦合器分光比。仿真確定了摻鉺光纖長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，對摻鉺光纖激光器的輸出特性進行了仿真優(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，摻

3、鉺光纖最佳長度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。考慮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該結(jié)構(gòu)進行仿真，觀察可得飽和吸收體長度和濃度的變化對激光器輸出性能影響不明顯。
　　最后，仿真分析基于長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，解調(diào)范圍和靈敏