受激布里淵散射(SBS)作為光纖中一種典型的非線性光學(xué)效應(yīng),有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,如光纖激光器、慢光延遲、光纖傳感、微波光子學(xué)、波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)等。布里淵頻移(BFS)對(duì)溫度/應(yīng)變的線性依賴是作為點(diǎn)式/分布式溫度/應(yīng)變傳感器的基礎(chǔ),這種依賴來自于聲速和光纖折射率的變化。該線性關(guān)系保證了工業(yè)應(yīng)用中溫度和/或應(yīng)變的大范圍監(jiān)測,如通信網(wǎng)絡(luò),化學(xué),石油,天然氣和土木結(jié)構(gòu)。而且,隨著對(duì)光纖技術(shù)研究的急劇增加,利用SBS效應(yīng)的多波長光纖激光傳感技術(shù),近年來受到了廣泛的關(guān)注。本論文針對(duì)基于SBS效應(yīng)的多波長輸出進(jìn)行了一系列的理論和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究,主要內(nèi)容如下:(1)首先介紹了課題研究背景,主要講述了傳統(tǒng)光纖傳感器的分類和優(yōu)缺點(diǎn);其次分析了新型多波長光纖激光傳感器的研究意義;然后引入了布里淵散射的傳感應(yīng)用潛能,列舉出了多波長布里淵光纖激光傳感器的研究現(xiàn)狀;最后說明了本論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)。(2)詳細(xì)介紹了布里淵散射的基本理論以及SBS多波長輸出的形成過程;然后分析了布里淵頻移的溫度傳感特性,給出了Stokes波長的線寬和溫度分辨率的理論計(jì)算過程;最后介紹了基于布里淵散射的其他傳感系統(tǒng)。(3)針對(duì)L波段提出并實(shí)驗(yàn)論證了一種可切換頻率間距的多波長布里淵摻鉺光纖激光器(MW-BEFL),利用光開關(guān)在單、雙倍Brillouin頻移(BFS)間切換�？煞謩e觀察到高達(dá)24個(gè)頻率間隔為10GHz的穩(wěn)定輸出通道,以及12個(gè)頻率間隔為20GHz的穩(wěn)定輸出通道。分別通過實(shí)驗(yàn)討論了不同980nm泵浦功率和種子泵浦功率/波長對(duì)輸出的Stokes波個(gè)數(shù)的影響,研究了其波形穩(wěn)定性,并分析了耦合系數(shù)對(duì)輸出波形的影響。(4)設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)研究了一種使用摻鉺光纖線性放大結(jié)合Brillouin增益的多波長光纖激光傳感器,生成了31個(gè)輸出通道。分析了該傳感裝置作為多波長激光器的基本特性,研究了不同溫度對(duì)各階Stokes波的中心頻移量的影響,證明了Brillouin頻移對(duì)溫度的線性依賴,最終獲得的溫度靈敏度系數(shù)可達(dá)到/15.27 MHz℃。分析了濕度對(duì)溫度傳感器的誤差影響以及頻移波動(dòng)誤差,其分別引起的測量誤差為?.08660℃和?2850.℃。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP212;TN253
【部分圖文】：

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 201//2BBBgg （2B 是 BFS，B 是本征布里淵增益帶寬。布里淵增益的波譜呈現(xiàn)出如圖 2.3(a)所示的型，可以看出，在B 處的布里淵增益波譜達(dá)到峰值，此時(shí)有： pABBBcVnpgg 022122702 （2激布里淵增益中，Stokes 波的幅度（即功率）是頻率依賴的，而且它的相位（如圖 2示出相當(dāng)敏銳的特性，通常用于慢光實(shí)驗(yàn)[56]。

插入了一個(gè)光開關(guān)（Optical Switch），當(dāng)光開關(guān)閉合時(shí)，形成副環(huán)形腔，而主、副環(huán)間則通過 Cir 和一個(gè) 3dB 耦合器（OC2）連接起來。光開關(guān)的不同狀態(tài)（閉合或斷開變激光腔的整體結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的輸出狀態(tài)亦會(huì)不同，從而起到切換 MW-BEFL 輸出頻率作用。實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)物連接如圖 3.2 所示。31 2EDFOSAOC1TLS3dB20%80%SMFWDM980nm泵浦1%99%OC2 OC3光開關(guān)CirBPSPBS1BS2主環(huán)形腔副環(huán)形腔BS1圖 3.1 L 波段可切換頻率間隔的 MW-BEFL 示意圖

模光纖（SMF）提供，SMF 的非線性系數(shù)等于1111 .wkm-，有效面積為283.97μm 。耦合器 OC2、OC3 分別構(gòu)成了兩個(gè)光纖 Sagnac 環(huán)，記為 Sagnac 環(huán) 1 和 Sagnac 環(huán)中起到高反射率的反射鏡作用。光路的實(shí)物連接圖如圖 4.2 所示。激光腔內(nèi)的 SM Brillouin 增益介質(zhì)，還作為該傳感器的測試光纖（FUT），即傳感單元，放在溫控如圖 4.3 所示。本次實(shí)驗(yàn)的溫控裝置使用的是分辨率為 0.1℃的恒溫恒濕試驗(yàn)箱，型I880。3SMF/FUT12TLS980nm泵浦WDMEDFOSA3dB溫控箱3dB3dBSagnac環(huán)2Sagnac環(huán)1OC3OC1 OC2Cir圖 4.1 多波長 Brillouin 光纖激光傳感器示意圖
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