光纤激光腔内fbg传感特性的研究

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1、国内图书分类号：TP212.1学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文光纤激光腔内的FBG传感特性研究硕士研究生：吴岩导师：孙云旭副教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP212.1U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEACHOFFBGSENSINGCHARACTERISTICSOFINTRA-CAVITYFIBEROPTICLASERCandi

2、date：WuYanSupervisor：AssociateProf.SunYunxuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光纤布拉格光栅（FiberBraggGrating,FBG）传感

3、具有质量轻、抗电磁干扰、体积小、灵敏度高等优点，从而得到了广泛关注。在以往的研究工作里，传感器系统所用光源多为宽带光源或可调谐光源等，然而这种方案的信噪比往往不高，而且具有功耗大的缺点，同时使用宽带光源作为传感光源时还存在反射谱的3dB带宽较宽不利于解调。本文根据FBG传感器研究现状，提出了基于多波长掺铒光纤激光器的腔内FBG传感系统，利用互相关算法进行波长解调的方案。首先，本文描述了FBG的传感理论，概括了多波长光纤激光器的工作原理，并且总结了FBG在多波长光纤激光器腔内传感的优势。其次，为了更好研究多波长激光器输出特性，研究多波长掺铒光纤激光器腔内波长及光强

4、的动态变化过程，本文构建了一个描述光纤激光器腔内振荡的理论迭代模型，并且从单波长输出到多波长输出两方面研究输出激光的特性。再次，本文提出一种双波长线性腔结构的掺铒光纤激光器的FBG传感系统研究方案。采用多波长掺铒光纤激光器为传感光源，引入两个FBG为激光器腔镜同时作为滤波元件，同时还将其作为传感元件，其中一个FBG用于应力传感，另一个用于温度补偿。激光器通过采用引入非线性光纤环境（NonlinearOpticalLoopMirror,NOLM）的方法，来抑制模式竞争，实现双波长的输出。对于解调部分，采用分辨率为0.01nm的光谱仪对传感信号进行扫描，并利用互相关

5、算法进行解调。研究表明，所设计的基于多波长光纤激光器的光纤布拉格光栅传感系统方案切实可行，能够有效地提高信噪比，降低功耗，利用互相关算法进行解调，能够抑制随机噪声，实现精确解调。关键词：光纤布拉格光栅传感系统；光纤激光器；非线性光纤环境；传感精度；互相关算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractOpticalfiberbragggrating(FBG)sensorshaveadvantagesofsmallquality,resistancetoelectromagneticinterference,smallsizeandhighsensitiv

6、ity,sotheygottheextensiveattention.Insomepreviousstudies,broadbandlightsourcesortunablelaserswasoftenusedintheFBGsensorsystemasthelightsource,howeverintheseschemes,theirsignal-to-noiseratiosarenothigh,andthepowerconsumptionistoobig,andatthesametimeifbroadbandlightsourceisusedasasenso

7、rsource,reflectionspectrumof3dBbandwidthisagainstdemodulation.AccordingtotheresearchsituationofpresentFBGsensorsystem,Schemesthatin-cavityFBGsensingsystembasedonmulti-wavelengtherbium-dopedfiberlaserwavelengthisdemodulatedusingacross-correlationalgorithmhavebeenproposed.First,thispap

8、erdescribest