光纤DBR传感器的激光输出特性研究与传感分析

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1、光纤DBR传感器的激光输出特性研究与传感分析SensinganalysisandresearchonlaseroutputcharacteristicsoffiberDBRsensor工程领域：电子与通信工程作者姓名：张帅指导教师：吕辰刚副教授企业导师：杨柳高级工程师天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月l－－···，hu－EEEEEJ｜BV’－章－itl－｜－EBB－，r··········aa－’．，－R飞川，－直’，－LfJ!Jj)1)1·I；飞心1'1<11飞（,',if�中hi个人0:1,,'川11，�J"n'.,'IJ•;J

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3、／1剧，＼�i�0学位论文作者签名：知）中签字日期：2017年门月予0日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明〉导师签名：多钱制学位论文作者签名：锹忡签字日期：)A?lJ年！！月Jo日签字日期：2心17年！！月30日摘要由于激光的问世，使得新型的光检测技术可以作为一种精确度较高、非接触型的检测

4、手段，并且可以通过光的不同的性质来进行检测，从而光纤传感器就获得了迅猛的发展。此外，调Q光纤传感技术的进步与运用是光纤激光技术的研究史上的一个历史性的飞跃。光信号的能量被调Q开关压缩以后会形成脉冲，这样就会使得输出的激光具有比之前高好几个数量级的输出峰值功率。基于以上背景，本文描述了一种光纤DBR传感器的激光的输出特性的研究方法与传感分析的方法。本论文首先提出了本课题的研究背景与研究时域调Q传感特性的意义所在；3+然后详细回顾了光纤传感技术的发展过程以及研究现状；接着研究了基于掺Er光纤传感器的调Q技术，同时还分别从粒子的能级层面以及速率方程层面讨

5、论3+了掺Er光纤传感器的调Q原理。在仿真模拟实验方面，主要在三维空间内建立了磁-固耦合模型，模拟了涂覆铁磁流体的光纤传感器处于磁场中的形变情况。在实体的实验操作方面，主要详细设计了研究光纤DBR传感器激光输出的时域调Q特性的实验方案，从光纤DBR传感器激光输出的时域调Q特性具体实验出发，讨论了实验平台的组成、设计以及通过实验过程所得出的实验结果，并对实验的效果进行了绘图解释比较。研究结果表明，随着泵浦功率的逐渐增大，光纤DBR传感器的自调Q输出脉冲的脉冲持续时间在缩短，但是其幅度和脉冲重复率却在变大，这正是自调Q的典型特征，同时也表明了激光腔内部

6、的饱和吸收效应。另外，当泵浦功率从80mW变化到330mW时，输出脉冲的峰值功率P几乎是线性地从82.57μW增加到1897.2μW，脉冲能量E也从0.116nJ增大到了0.379nJ的大小。总的来说，在激光腔内施加较高的泵浦功率加快了增益粒子的激发过程，从而更加容易达到饱和吸收的状态。关键词：光纤DBR传感器，时域调Q技术，磁-固耦合，脉冲激光IABSTRACTWiththerapiddevelopmentoflasertechnology,themethodswhichusethevariousattributesoflightasthenon

7、-contacteddetectionmeanshaveobtainedthegreatimprovement.Inaddition,thedevelopmentandapplicationofQ-switchedfibersensingtechnologyisahistoricbreakthroughinthedevelopmentofopticalfiberlasertechnology.TheenergyofthelightwaveiscompressedbyaQswitchtoformapulse,whichincreasesthepeak

8、powerofthelaseroutputbyseveralordersofmagnitude.Basedontheabo