【摘 要】
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本文调研了市面上和文献中提出的光谱测量的工作原理,对几种不同的光谱测量方法进行讨论与研究,并提出了电控高精度光频扫描系统。此系统主要借助于射频微波发生器和高带宽电
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本文调研了市面上和文献中提出的光谱测量的工作原理,对几种不同的光谱测量方法进行讨论与研究,并提出了电控高精度光频扫描系统。此系统主要借助于射频微波发生器和高带宽电光调制器使光频的调谐精度达到与电频同步,大大提高了系统的分辨率。同时,对于该系统,测量了两种不同的传感器,布拉格光栅(FBG)的法布里珀罗干涉仪(FBG-FPI)和光纤环,并深入分析了此系统的分辨率、稳定性、可测量范围。论文主要包括一下三个部分:1、提出并搭建了电控高精度光频扫描系统,此系统可以进行快速频率扫描,具有很好的动态测量的潜力。该系统由频率稳定的窄线宽激光器(laser)、射频微波发生器(MS)、电光调制器(EOM)、滤波器(filter)、光电探测器(detector)和数据采集卡(DAQ)组成。此系统主要借助于射频微波发生器和高带宽电光调制器使光频的调谐精度达到与电频同步,大大提高了系统的分辨率,因此可以用于极窄线宽(<1pm)的光谱测量。2、基于此系统进行了光纤传感的测量,对FBG-FPI的应力测量、弯曲测量和侧向压力测量进行了讨论与分析。FBG-FPI是由两个级联的FBG形成的FPI。实验结果表明,传感器的应力、弯曲和侧向压力灵敏度分别为9.696MHz/με,4346.97MHz/m-1和-120.02MHz/g。此系统最小可实现nε,10-3m-1和μg量级的测量。3、讨论了电控高精度光频扫描系统基于光纤环的应力传感器,设计并使用了游标效应提高灵敏度。应力传感器由两个串联的光纤环组成,由于两个光纤环具有几乎相同的自由光谱范围,因此在透射光谱中产生游标效应。实验结果表明,串联环的应力灵敏度比单光纤环提高了20多倍。最后我们进行了系统的稳定性和检测极限的测量。此系统的稳定性良好,在一定时间内,频谱不会发生明显漂移。经过计算,此系统的最大检测极限为14nε。本文提出电控高精度光频扫描系统具有高分辨率,响应速度快,稳定性好,适用于实时测量,应用前景十分广阔。
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