基于自映像效应的可调谐光纤激光器及其传感应用研究

摘要

自映像效应是指入射场在传播方向上周期性再现的现象。本文研究了多模光纤中的自映像效应,依据自映像效应制作出了结构简单、成本低廉的光纤滤波器,并将该滤波器应用到光纤环形腔中,制作出了基于自映像效应的可调谐光纤激光器。影响自映像效应的外界因素会导致激光波长漂移,基于此机理设计了基于自映像效应的光纤激光传感器,并对多个外界参数进行了传感研究。基于自映像效应的光纤激光传感器除了具有传统干涉型传感器的高灵敏度优点外,还具有单波长输出、分辨率高等优点,在测量方面可采用一台光谱仪检测多个激光器传感器,或者直接采用波长计等仪器进行测量,能降低成本,因此基于自映像的光纤激光传感器具有很好的研究前景和应用空间。具体内容如下:
　　1、通过查阅与自映像效应相关的文献,阐述了自映像效应的发展历程,着重对基于自映像效应的光纤传感器和光纤激光器的研究现状进行了介绍。
　　2、分析了自映像效应的基本理论,通过理论推导求出了自映像峰对应的波长大小。利用 Rsoft软件对自映像峰进行了模拟分析,并根据前面推导的公式对其决定性因素分别进行了模拟,如多模光纤长度,多模光纤纤芯直径,光纤外界折射率等。分析了利用自映像效应制作的滤波器的作用,为后面激光器制作提供了理论依据,验证了基于自映像效应光纤激光传感器的可行性。
　　3、对利用自映像效应制作的滤波器进行了实验研究,验证了前面理论分析和软件模拟的正确性;将制作的滤波器接入到光纤环形腔中,利用其滤波作用制作出了基于自映像效应的可调谐光纤激光器,对其工作原理进行了介绍。
　　4、利用制作的基于自映像效应的可调谐激光器(光纤激光传感器)对应变、弯曲、折射率、盐度、液位、温度、湿度等外界参数进行了传感方面的实验研究,介绍了各个实验的实验方法与原理。
　　本文从理论、模拟、实验三个角度对基于自映像效应的光纤激光传感器进行了研究,所进行的工作对基于自映像效应的光纤激光传感器的发展有一定推动作用,对基于自映像效应的可调谐激光器的调谐方法研究同样具有很好的参考价值。

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表清单

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 自映像效应的发展历程及研究进展

1.3论文的研究意义

1.4 论文的研究内容

2 自映像效应理论基础

2.1 自映像效应理论推导

2.2自映像效应模拟分析

2.2.1 多模光纤内部传输光场分布情况模拟

2.2.2 自映像峰模拟

2.2.3 多模光纤长度对自映像峰的影响

2.3 本章小结

3 基于自映像效应的可调谐光纤激光器研制

3.1 基于自映像效应的可调谐滤波器

3.2 基于自映像效应的可调谐激光器

3.3 本章小结

4 基于自映像效应的可调谐光纤激光器传感应用

4.1 传感器结构、原理及测量装置

4.2 应变传感

4.3弯曲传感

4.4 折射率传感

4.5 盐度传感

4.6 液位传感

4.7 温度及温度增敏传感

4.8 湿度传感

4.9 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要工作和结论

5.2 改进与展望

参考文献

作者简历