提出一种包层开槽型分布布拉格反射光纤激光器, 用于光纤激光折射率探测.该激光器以单纵模双偏振分布布拉格反射光纤激光器为核心传感单元, 以结构双折射产生的拍频信号为传感信号对折射率进行探测.实验中应用频率编码, 灵敏度高且易于解调.利用二氧化碳激光器的热效应对分布布拉格反射光纤激光器的谐振腔加工开槽, 通过控制其扫描范围和功率来制备不同宽度和深度的开槽结构, 并研究了不同结构参量对灵敏度特性的影响.实验测得最优灵敏度达-240 MHz/RI-unit .此外, 还对该结构的温度传感特性做了测试, 相较于未刻槽结构, 温度灵敏度提高了21%, 达1.73 MHz/℃.该装置结构紧凑、稳定性高、制备简单且成本低廉, 可用于进一步研究分布布拉格反射光纤激光器的传感和复用特性.
光纤光学 光纤传感 二氧化碳激光器包层开槽 分布布拉格反射光纤激光器 拍频 折射率探测 全光纤传感 Fiber optics Fiber optics sensors CO2 laser cladding-carved Distributed bragg reflection fiber laser Beat frequency Refractive detection All-fiber sensor
1 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
2 华中科技大学下一代互联网接入系统国家工程实验室, 湖北 武汉 430074
设计并验证了一种基于分布布拉格反射（DBR）光纤激光器的高灵敏度微振动传感器。该传感器结构采用常见的质量块弹簧系统，质量块由于重力作用对DBR激光器的谐振腔产生侧向压力。当测试平台发生振动时，谐振腔所受到的侧向压力发生变化，导致激光器输出的两正交偏振模式产生的拍频信号改变。通过高速光电探测器和多通道数据采集平台对拍频信号进行采集，使用LabVIEW编程对采集信号进行处理，实现了对振动加速度信号的实时监测。理论分析与实验结果表明，该传感器具有极高的加速度灵敏度，对于单位重力加速度g其灵敏度达吉赫兹量级，能检测到微弱的振动信号。相较于传统光纤振动传感器而言，该传感器将光谱分析转化为频谱分析，使信号的采集与解调更加简单，且获得了更高的灵敏度。进一步分析表明，此结构在微重力环境下进行测量也是可行的，因此，在航空飞行器关键部件的微振动测量中有较大的应用潜力。
传感器 振动传感器 高灵敏度 分布布拉格反射光纤激光器 拍频
Author Affiliations
Abstract
1 School of Computer and Communication Engineering, Tianjin University of Technology, Engineering Research Center of Communication Devices, Ministry of Education, Tianjin 300384, China
2 Tianjin Key Laboratory of Film Electronic and Communication Devices, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China
3 Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin 300071, China
A novel method to measure the effective cavity length of distributed Bragg reflector (DBR) fiber laser with fiber Bragg grating (FBG) Fabry-Perot cavity as the resonator is proposed. The effective cavity length of DBR fiber laser is accurately measured by measuring the frequency spacing of two adjacent longitudinal modes in the cavity without the precise physical length of FBGs. The measuring accuracy as high as 10-5 mm can be obtained by setting the resolution bandwidth of the spectrum analyzer.
分布布拉格反射光纤激光器 有效腔长 纵模 140.3510 Lasers, fiber 140.4780 Optical resonators Chinese Optics Letters
2010, 8(4): 398
