光纖傳感憑借其良好的抗電磁干擾能力和結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,在航空航天、石油化工等領(lǐng)域應用廣泛。然而光纖傳感技術(shù)也有一定的不足之處,例如靈敏度容易受光源波動、吸收距離等影響,因此研究新型光纖傳感器具有重要意義。腔衰蕩光譜技術(shù)最初用于測量高反射系數(shù)反射鏡的反射率,利用光在諧振腔的往返傳播,增加了吸收長度進而提高系統(tǒng)的靈敏度。光纖環(huán)腔衰蕩光譜技術(shù)將光纖與腔衰蕩光譜技術(shù)相結(jié)合,采用光纖作為光傳輸介質(zhì),用光纖環(huán)取代高反射鏡組成諧振腔,兼具了光纖和腔衰蕩光譜技術(shù)的優(yōu)勢,具有不受光源波動影響,靈敏度高,搭建簡單等優(yōu)點。對于光纖環(huán)腔衰蕩系統(tǒng)而言,輸出的衰蕩峰數(shù)目直接影響著最終測量結(jié)果的精確性,為了盡可能多地增加衰蕩峰數(shù)目,研究人員引入了摻鉺光纖放大器來抵消一部分系統(tǒng)內(nèi)固有損耗,普遍采用的做法是將摻鉺光纖放大器接入環(huán)形腔內(nèi),但腔內(nèi)放大的方式會受增益功率波動影響,存在過度增益和噪聲干擾等現(xiàn)象。本論文嘗試以外接摻鉺光纖放大器的形式對系統(tǒng)進行一定程度的簡化,并探究此種情況下光纖傳感器的靈敏度等問題。本論文主要將光纖環(huán)腔衰蕩光譜技術(shù)應用于液體折射率和光纖彎曲的測量。主要研究內(nèi)容包括:（1）闡述了光纖環(huán)腔衰蕩光譜技術(shù)原... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

EDFA放大中的弛豫衰蕩現(xiàn)象

誆迦胙?罰?飭墾?范怨?的吸收和散射情況，精度可達100ppm；1984年，Anderson對相移法進行了改進，通過使用普克爾盒獲得了光脈沖信號的方法進一步提高了測量的靈敏度[17]。同時Anderson首先將光信號強度降到初始強度的e1所用的時間定義為衰蕩時間常數(shù)，以觀測衰蕩時間常數(shù)作為光纖環(huán)腔衰蕩系統(tǒng)的觀測量的做法對后續(xù)的研究帶來了開創(chuàng)性的思路。1988年，O’Keefe[1]在測量鏡面反射率時，在吸收光譜中發(fā)現(xiàn)了一系列吸收峰，后證明是O2在光源頻段內(nèi)的禁阻躍遷譜線，測量精確度可達1ppm，使用的裝置和觀察到的譜線如圖1.2所示，該項技術(shù)可以用來分析分子的吸收光譜。O’Keefe將此項技術(shù)命名為CRDS腔衰蕩光譜技術(shù)，標志著CRDS技術(shù)的正式出現(xiàn)，至此以后CRDS技術(shù)逐漸進入科研工作者的視野并有了更深入的發(fā)展。圖1.2(a)O’Keefe使用的裝置示意圖(b)觀測到的2禁阻躍遷譜線[1]

建立了光纖環(huán)腔衰蕩光譜技術(shù)(FiberLoopRing-downSpectroscopy，F(xiàn)LRDS)[20][21]，裝置的示意圖如圖1.3所示。所使用的系統(tǒng)與CRDS系統(tǒng)類似，但不同的是使用了光纖作為光的傳播介質(zhì)。為了彌補系統(tǒng)中損耗過大的問題，Atherton在系統(tǒng)中由引入了EDFA對信號進行放大，延長了系統(tǒng)的衰蕩時間，提高了系統(tǒng)的靈敏度。光纖的加入提高了光信號進入傳感部分的耦合效率，一定程度上擺脫了對高反射鏡的依賴，避免了諧振腔必須準直的問題，降低了系統(tǒng)的復雜度。在此之后，隨著科研工作者研究，光纖環(huán)腔衰蕩光譜技術(shù)得以逐漸發(fā)展完善。圖1.3(a)Atherton使用的光纖環(huán)腔衰蕩系統(tǒng)示意圖(b)吸收腔示意圖[21]


本文編號：3407970