光纖激光器自混合干涉理論及傳感技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的激光自混合效應(yīng)是通過激光在自由空間的傳輸和回饋,在激光腔內(nèi)混合而形成。干涉系統(tǒng)多采用氣體激光器、半導(dǎo)體激光器和固體激光器。這些激光器均為F—P腔結(jié)構(gòu),其體積、模式以及傳輸方式都在一定的程度上不利于構(gòu)成簡(jiǎn)單緊湊的傳感網(wǎng)絡(luò)。不同于現(xiàn)有的激光自混合干涉系統(tǒng),光纖激光自混合效應(yīng)將在光纖波導(dǎo)介質(zhì)傳輸和回饋,在增益介質(zhì)混合,形成光回饋效應(yīng)。通過測(cè)量光波的特征參量探測(cè)各種物理量,從而同時(shí)完成在光纖端面和傳感元間的光纖傳感。光纖激光自混合干涉信號(hào)

2、強(qiáng),信噪比高,并可以用長(zhǎng)光纖傳輸和復(fù)用,容易與光纖技術(shù)結(jié)合,形成一種全新的基于光回饋的光纖有源傳感網(wǎng),實(shí)現(xiàn)非接觸速度、振動(dòng)和位移測(cè)量。
　　 本文研究了光纖激光器自混合干涉理論及其在振動(dòng)測(cè)量方面的應(yīng)用。對(duì)摻鉺光纖激光器的光反饋進(jìn)行了分析,根據(jù)光纖激光器的超越方程推導(dǎo)得出有光反饋的條件下激光輸出變化,并進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)觀測(cè),對(duì)不同參數(shù)的影響進(jìn)行討論。
　　 建立了光纖激光器自混合效應(yīng)用于振動(dòng)測(cè)量的理論模型,從理論上分析

3、了振動(dòng)參數(shù)與自混合信號(hào)的關(guān)系。得到靶面正弦振動(dòng)時(shí),自混合信號(hào)頻譜的基頻與靶面振動(dòng)頻率的關(guān)系,以及自混合信號(hào)頻譜的諧波分量與靶面振動(dòng)幅度的關(guān)系,并進(jìn)行了數(shù)值模擬。根據(jù)光纖激光器自混合模型建立實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),比較理論結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果,分析靶面振動(dòng)的幅度和頻率等因素對(duì)振動(dòng)測(cè)量誤差的影響。
　　 本文還研究了光纖激光器自混合干涉的復(fù)用技術(shù)。將陣列波導(dǎo)光柵(AWG)引入光纖激光器自混合干涉系統(tǒng),進(jìn)行通道的選擇,對(duì)有無光反饋時(shí)各通道的輸出光強(qiáng)進(jìn)行了