傅立葉域鎖模掃頻激光器技術(shù)及其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用研究.pdf

1、傅立葉域鎖模(Fourier Domain Mode Locking, FDML)掃頻激光器的提出是源于生物醫(yī)學(xué)中光學(xué)頻域成像(Optical Frequency Domain Imaging, OFDI)技術(shù)對(duì)于高速掃頻光源的迫切需求,但隨著對(duì)FDM L掃頻激光器研究的深入,人們不僅僅關(guān)注于如何提升激光器本身的性能,同時(shí)也開始探索該激光器在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用。該激光器的一些特點(diǎn)使其在光纖傳感領(lǐng)域中具有很突出的潛在應(yīng)用價(jià)值,將其應(yīng)用于光纖

2、傳感領(lǐng)域?qū)μ岣吖饫w傳感系統(tǒng)的性能以及解決傳感信號(hào)解調(diào)難度大、價(jià)格昂貴等問題都有很大幫助,本論文中搭建傅立葉域鎖模掃頻激光器,對(duì)該激光器的輸出特性進(jìn)行較為深入的研究和分析,并且將其應(yīng)用于光纖傳感系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)一種基于FDM L掃頻激光器的光纖光柵傳感系統(tǒng)。
　　本文首先對(duì)傅立葉域鎖模掃頻光纖激光器以及光纖布拉格光柵(Fib er Bra gg Grating, FBG)傳感系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研,簡單介紹FBG的基本概念及其傳感測量原

3、理,通過與傳統(tǒng)掃頻激光器的對(duì)比,論述傅立葉域鎖模掃頻激光器的原理,并闡述基于傅氏FDML激光器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的時(shí)域解調(diào)原理。其次,在進(jìn)行理論分析后,搭建傅立葉域鎖模掃頻激光器。該激光器主要由光纖法布里-珀羅可調(diào)諧濾波器(Fiber Fabry-Perot Tuned Filter, FFP-TF),半導(dǎo)體光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA),延遲光纖,隔離器及耦合器構(gòu)成,實(shí)驗(yàn)中通

4、過改變?yōu)V波器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)參數(shù)實(shí)現(xiàn)高速掃頻激光以及激光脈沖的輸出。接下來進(jìn)一步對(duì)影響激光輸出特性的各個(gè)因素進(jìn)行定性分析。整個(gè)系統(tǒng)的輸出采用分辨率為0.01 nm的光譜儀和采樣率為100M的示波器接收并利用LabVIEW觀測記錄數(shù)據(jù)。最后,研究掃頻激光器在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用,利用所搭建的掃頻激光器實(shí)現(xiàn)一種光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)。系統(tǒng)采用掃頻激光器作為傳感系統(tǒng)的光源,FGB作為傳感原件,利用該系統(tǒng)進(jìn)行溫度和應(yīng)力的傳感實(shí)驗(yàn),應(yīng)力傳感實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)傳感系統(tǒng)