由于光纖布拉格光柵(FBG)具有波長調(diào)制和傳感復(fù)用的特性,因而其在傳感領(lǐng)域占據(jù)著越來越重要的地位。在FBG傳感系統(tǒng)中,光信號作為外界參量變化的載體,其調(diào)制與解調(diào)技術(shù)至關(guān)重要。隨著光纖通信與傳感技術(shù)的發(fā)展,系統(tǒng)對調(diào)諧范圍寬、性能穩(wěn)定、線寬窄的可調(diào)諧激光器的需求越來越多。本文首先介紹了光纖激光器與光纖光柵發(fā)展?fàn)顩r,分析了可調(diào)諧激光器與FBG傳感的理論基礎(chǔ);然后設(shè)計了基于FFP-TF2濾波器的可調(diào)諧激光器;最后在可調(diào)諧激光器的基礎(chǔ)上搭建出FBG準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng),通過對可調(diào)諧激光器輸出波長與驅(qū)動電壓的標(biāo)定,來對FBG反射信號進行解調(diào),從而實現(xiàn)FBG的尋址。可調(diào)諧激光器輸出波長由FFP-TF2的驅(qū)動電壓來調(diào)節(jié)。而FFP-TF2的驅(qū)動電壓則是通過基于直接數(shù)字頻率合成(DDS)設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號再經(jīng)過DAC模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換,最后經(jīng)放大電路放大得到。其中,控制程序是通過Verilog HDL語言編寫,硬件設(shè)計是在FPGA開發(fā)板上實現(xiàn)的。根據(jù)設(shè)計的可調(diào)諧激光器的原理圖,利用相關(guān)器件搭建出了實驗系統(tǒng),并對系統(tǒng)的輸出波長、輸出功率、波長調(diào)諧等特性進行了測試與分析。實驗表明:(1)當(dāng)FFP-T...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 光纖激光器發(fā)展概況
        1.2.2 FBG發(fā)展概況
    1.3 本論文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排
第二章 可調(diào)諧激光器與FBG傳感的理論基礎(chǔ)
    2.1 摻鉺光纖激光器的基本理論
        2.1.1 摻鉺光纖
        2.1.2 激光產(chǎn)生基本原理
        2.1.3 泵浦光源連接方式
    2.2 抽運及閾值特性分析
    2.3 FFP-TF2 的理論分析
        2.3.1 F-P腔的光學(xué)理論分析
        2.3.2 FFP-TF2 濾波器的性能指標(biāo)
        2.3.3 FFP-TF2 的輸出特性
    2.4 FBG傳感的基本理論
        2.4.1 FBG的溫度傳感特性
        2.4.2 FBG的應(yīng)力傳感特性
    2.5 FBG傳感的解調(diào)技術(shù)
        2.5.1 復(fù)合干涉解調(diào)法
        2.5.2 匹配光柵濾波解調(diào)法
        2.5.3 可調(diào)F-P濾波器解調(diào)法
        2.5.4 連續(xù)波調(diào)頻技術(shù)解調(diào)法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 可調(diào)諧激光器的設(shè)計
    3.1 可調(diào)諧激光器的關(guān)鍵器件介紹
        3.1.1 泵浦光源
        3.1.2 FFP-TF2 可調(diào)諧濾波器
        3.1.3 980/1550nm WDM
        3.1.4 ISO光隔離器
        3.1.5 光纖耦合器
        3.1.6 半導(dǎo)體恒溫箱BH8001
    3.2 FFP-TF2 調(diào)諧電壓信號的設(shè)計
        3.2.1 基于DDS函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計
        3.2.2 FFP-TF2 調(diào)諧電壓的放大電路設(shè)計
    3.3 可調(diào)諧激光器的實驗系統(tǒng)與工作原理
    3.4 可調(diào)諧激光器的實驗結(jié)果及分析
        3.4.1 輸出波長特性的測試與分析
        3.4.2 調(diào)諧特性的測試與分析
        3.4.3 輸出功率特性的測試與分析
        3.4.4 溫度對系統(tǒng)影響的測試與分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于可調(diào)諧激光器的FBG準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)
    4.1 基于可調(diào)諧激光器的FBG準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)的工作原理
    4.2 基于可調(diào)諧激光器的FBG傳感系統(tǒng)的硬件設(shè)計
    4.3 基于可調(diào)諧激光器的FBG傳感系統(tǒng)的上位機設(shè)計
    4.4 基于可調(diào)諧激光器的FBG準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)的理論推導(dǎo)
        4.4.1 基于可調(diào)諧激光器的FBG準(zhǔn)分布式傳感尋址方式一
        4.4.2 基于可調(diào)諧激光器的FBG準(zhǔn)分布式傳感尋址方式二
    4.5 基于可調(diào)諧激光器的FBG準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)實驗及分析
        4.5.1 FBG尋址方式一實驗測試與分析
        4.5.2 FBG尋址方式二實驗測試與分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參加科研情況
致謝



本文編號：3744647