基于Fabry-Perot可調(diào)諧光濾波器和摻鉺光纖放大器的光纖傳感技術(shù)研究.pdf

1、本文采用F-P可調(diào)諧光濾波器和摻鉺光纖放大器構(gòu)建光纖傳感系統(tǒng)，并從理論、系統(tǒng)和實驗三個方面對光纖傳感技術(shù)進行深入研究。光纖傳感系統(tǒng)具有開環(huán)和閉環(huán)兩種結(jié)構(gòu)，可分別實現(xiàn)應(yīng)變、氣體參量的準(zhǔn)分布式、高靈敏度傳感。
　　 理論分析了開環(huán)光纖傳感系統(tǒng)中光柵光譜曲線和F-P可調(diào)諧光濾波器3-dB帶寬之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，從理論和實驗兩個方面研究了光濾波器的非線性特性并對其進行補償；設(shè)計完成了系統(tǒng)的光學(xué)、機械、電路和數(shù)據(jù)處理部分，并對傳感網(wǎng)絡(luò)進行擴展

2、；采用該系統(tǒng)進行應(yīng)變傳感實驗，解調(diào)靈敏度優(yōu)于3με，掃描頻率達到60 Hz。
　　 分別采用速率方程和傳輸方程建立了基于閉環(huán)光纖傳感系統(tǒng)的氣體傳感理論模型，分析了泵浦功率和系統(tǒng)損耗對氣體傳感靈敏度的影響；設(shè)計完成了系統(tǒng)的光學(xué)、機械和數(shù)據(jù)處理部分；采用波長掃描技術(shù)進行乙炔氣體傳感，靈敏度優(yōu)于100 ppm，引入波長調(diào)制技術(shù)后乙炔氣體傳感的靈敏度提高至75 ppm，同時還可實現(xiàn)氣體種類識別。
　　 工作中的主要創(chuàng)新點：

3、>　　 1.基于多光束干涉理論建立了F-P可調(diào)諧光濾波器的系統(tǒng)模型，研究了光濾波器的非線性特性及其來源；提出了基于開環(huán)光纖傳感系統(tǒng)的光濾波器非線性特性研究方法，利用波長-電壓關(guān)系及其多項式擬合分析了光濾波器的非線性特性及波長隨機誤差；采用兩種方法實現(xiàn)了光濾波器的非線性補償。
　　 2.闡明了采用傳輸方程研究氣體傳感靈敏度的可行性；深入探討了泵浦功率和系統(tǒng)損耗對氣體傳感靈敏度的影響，并從實驗上進行驗證；理論推導(dǎo)了光纖氣體傳感系統(tǒng)