《基於非對稱分布反饋光纖雷射技術的聲波、振動感測器》是依託山東大學，由常軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於非對稱分布反饋光纖雷射技術的聲波、振動感測器
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：常軍
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
聲波、振動對諧振腔的擾動會改變光纖雷射器的輸出波長，我們利用這一現象，通過最佳化諧振腔的結構，即：探索各種非對稱分布反饋諧振腔結構，如：相移位置型非對稱諧振腔、折射率調製深度型非對稱諧振腔等，以增強波長變化量對聲波、振動的回響。分布反饋諧振腔可以獲得單色性極好的雷射，因此，這種感測方式具有極高的解析度，大的動態範圍；以波長信號作為感測方式既克服了光迴路損耗的變化帶來的噪聲，又使這種感測器非常容易組成陣列，非常適用於遠程傳輸；採用光纖干涉儀解調波長變化可使它具有極高的靈敏度，通過適當的封裝技術既可保護感測部分又可以進一步提高靈敏度。這種感測器的高靈敏度、大動態範圍、易於組陣與光纖感測所具備的體積小、重量輕、抗電磁干擾等優勢一道使這種感測技術在國民經濟和國防領域有很好的套用前景，本研究在學術上也將大大促進光學有源感測領域的發展。
結題摘要
研究了構成分布反饋光纖雷射器諧振腔的相移光纖光柵反射、透射光譜與結構參數的關係，搭建了採用氬離子紫外雷射器和基於抖動掩模板技術的相移光纖光柵製作系統，研製了DFB-LD電流調諧波長掃描測量相移光纖光柵的精細光譜的方法，波長解析度可以達到23.5fm，研究結果發表在OPTICS EXPRESS 期刊。研究了分布反饋光纖雷射器（DFB-FL）閾值、輸出功率、斜率效率、弛豫振盪、相對強度噪聲、線寬等特性與結構參數、泵浦功率等的關係。採用傳輸矩陣建立了DFB-FL的理論模型，並進行了參數的最佳化設計，實驗上採用Er3+摻雜光纖上製作了相移位置型和折射率調製深度型非對稱相移光纖光柵，將非對稱相移光纖光柵作為諧振腔構建了DFB-FL，測試了它們的出光功率、泵浦閾值、斜率效率、弛豫振盪、相對強度噪聲等特性，並與對稱型的DFB-FL輸出特性做了對比。提出了採用自注入鎖定消除相對強度噪聲的方法，取得了很好的結果，相關研究成果發表在Laser Physics Lett、Optics & Laser Technology、Laser Physics等期刊上。研究了DFB-FL雷射輸出功率與外界聲波擾動的關係，發現DFB-FL雷射輸出功率對施加的聲波激勵有明顯回響，建立了理論模型，對這種效應進行了理論解釋，提出了強度調製型DFB-FL理論，研究結果發表在Laser Physics Lett期刊上。進行了非對稱DFB-FL感測器的解調及組陣研究。研製了採用相位外調製載波技術的非平衡麥可遜干涉儀，最佳化了干涉儀臂長差，對干涉儀進行隔振、隔聲封裝以降低環境干擾，實現了DFB-FL的相位聲壓靈敏度為4.77×10-2rad/Pa。提出了採用氣體吸收峰解調DFB-FL雷射輸出波長變化的方案。進行了DFB-FL的組陣研究，採用C波段密集波分復用技術將我們製作的非對稱DFB-FL感測器組成陣列，並研究了最佳化陣列的功率平坦性方案，抑制外部光反饋對陣元噪聲影響的方法等，核心技術獲得了專利授權。 從理論和實驗上研究了封裝對DFB-FL感測器靈敏度及頻率回響平坦度的提升效果，並對四種封裝結構的靈敏度提升效果進行了對比，實驗表明最佳化後的封裝可以提升靈敏度40dB， 頻率回響平坦度在10dB以內。
