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光纤腔衰荡技术的理论及实验研究

王宇平  
【摘要】:光纤腔衰荡技术是本世纪初出现的一种新型传感技术。它将传统光腔衰荡技术与光纤系统相结合,既保留了光腔衰荡技术灵敏度高、响应迅速、不受光强波动影响等优点,同时又避免了光腔衰荡技术中为保持光路准直性所需要的复杂的光路调整,因此受到了研究人员的广泛关注。本论文对光纤腔衰荡技术进行了较为深入的理论分析和实验研究,主要的研究内容和研究成果如下:(1)对光纤腔衰荡技术进行了深入的理论分析,推导得出了光纤环形腔和线性腔衰荡系统衰荡常数τ的解析表达式,讨论了衰荡常数τ的影响因素。在此基础上,分析了光纤腔衰荡系统中光源脉冲宽度、重复频率、腔长、探测器最小可探测功率、示波器带宽、分辨率等器件参数的相互制约和影响,为后续光纤腔衰荡实验系统的搭建提供了理论支撑。(2)通过对于系统各器件参数的合理设置搭建出了一套光纤环形腔衰荡系统,腔内传感探头由手工研磨法制作而成。利用这套系统成功地对甘油溶液折射率进行了传感实验,该系统的传感灵敏度为182.17μs/RIU。并针对系统目前的不足提出了改进方案。(3)介绍了其它几种可供选择的传感探头的原理及其制备方式。设计了两种用于大范围或多点测量的多通道复用光纤腔衰荡传感系统,并对其进行了仿真。根据系统各自的结构对两种系统的优缺点进行了对比分析。


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