基于激光锁频技术光纤振动传感器和高稳定性倍频激光系统的研究

《基于激光锁频技术光纤振动传感器和高稳定性倍频激光系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要激光具有高定向性、高单色性、高相干性、高亮度性以及可调谐等特点，被广泛应用于通信、生物医疗和计量等诸多领域。随着激光器在这些领域日益广泛的应用，对激光器频率稳定度的要求越来越高。多年来，各种提高激光频率稳定性的锁频技术被不断提出，而锁频技术也由激光稳频领域扩展到其他的应用领域，如光纤传感领域。本论文展开了对激光锁频技术的研究和应用，主要包括：基于Pound．Drever-Hall(PDH)锁频技术的光纤振动传感器；基于饱和吸收法锁频技术和PPLN晶体倍频原理的780nto激光器。基于Pound—Drever-Hall(PDH)激光锁频技术，研制了一种高灵敏度的光纤振动传感器。系

2、统主要包括：单频DFB半导体激光器、相位调制器、光纤光栅FP腔、光电探测器、信号相关与控制电路。系统对DFB激光器的输出频率进行动态锁定，通过将FP腔的位移信号放大转换成相位信号进行对环境振动的测量。实验中利用振动弹簧片模拟振动环境，实际结果表明此系统对lkHz．5kHz频率范围内的振动信号传感性能优良，信噪比大于50dB。综合考虑系统元器件参数及各种环境影响因素，从理论上对系统进行分析，得出系统最小分辨率为11．7picostrain／、厂匝，优于目前的典型光纤振动传感系统。基于饱和吸收法锁频技术和PPLN晶体倍频原理的780nto激光器，包含了基于MOPA结构光纤激光器、PPL

3、N晶体倍频、饱和吸收法锁频这三个部分。在理论上，讨论了影响倍频效率的因素，并对PPLN晶体倍频实验的温度和基频光波长等实验参量的调谐特性进行了模拟。实验中，采用种子源注入掺杂光纤进行放大后倍频的方案，用1560nm单频DFB半导体激光器作为种子源注入铒镱共掺双包层保偏光纤中，获得放大激光，再利用温度控制的PPLN晶体对其进行倍频，可观察到780nm倍频光输出。后续将重新加工晶体，优化倍频，并引入饱和吸收法锁频部分，得到高效稳定的倍频激光输出。关键词：激光锁频技术，光纤传感，光纤光栅，PHD，PPLN晶体，倍频，饱和吸收法IIIIVABSTRACTLaserhasbeenwidely

4、usedinthefieldsofcommunication,measurement，andothermedicalandbiologicalresearches，becauseofitshighdirectivity,monochromaticity,coherence，intensityresistanceandtunablecharacteristics．Inmanyapplicationfieldsoflaser,thefrequencystabilityisallextremelyimportantparameter,andcharacterizesthedegreeof

5、frequencystability．Overyears，avarietyoffrequencylockingtechnologieshavebeendeveloped，andthefrequencystabilityoflaserhasbeenimproved．Now,thistechnologyhasexpandedintootherresearchareas，suchasthefieldofopticalfibersensing．Inthisthesis，themainworkisonthedevelopmentandapplicationoflaserfrequencylo

6、ckingtechnology,including：fiber-opticvibrationsensorbasedonthePound—Drever-Hall(PHD)frequencylockingtechnique；780ntofiberlaserbasedonthesaturatedabsorptionspectroscopytechniqueandPPLNcrystal．Ahighlysensitivefiber-opticvibrationsensorwasdevelopedbasedonthePDHfrequencylockingscheme．Thesystemmain

7、lyconsistsofasinglefrequencyDFBlaser,phasemodulation,photondetector,afiberbraggFPcavity,andcircuitsforsignaltransferandcontr01．ItmeasuredthevibrationsignalbytheelectricsignaltransferredandamplifiedfromthephasechangeofthefiberbraggFPcavi