收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

激光型光纤传感器在电流测量和光纤激光陀螺中的应用

苏觉  
【摘要】: 光纤激光器是指以光纤或掺杂光纤作为工作媒质的一类激光器,因为它具有低阂值、高效率、窄线宽、可调谐、稳定性可靠、紧凑小巧、重量轻和高性能价格比等众多优点,可以广泛的应用于传感、通信、医疗、军事等领域。特别是可以作为激光型光纤传感器(Polarimetric Fiber Laser Sensor),通过直接测量光纤激光器正交模式的拍频变化来监控外界扰动。由于它具有高灵敏度、易于测量等特点,近年来受到了广泛关注。目前,对激光型光纤传感器的研究主要集中在测量压力、电流、液压、温度等方面。 本论文的工作主要围绕着两种用作激光型传感器的光纤激光器及其在非互易测量(包括电流传感和陀螺)中的应用来展开。在激光型光纤传感器的设计、实验现象的理论解释等方面做了如下的研究工作: 光纤激光器的基本原理与设计方案 概述了激光和光纤激光器的基本原理,包括光与物质的相互作用,激光振荡的条件及频谱分布等激光产生的基本原理:掺铒光纤的增益性质,空间烧孔效应和外界扰动对激光输出稳定性的影响,光纤激光器的实际极限带宽等光纤激光器的相关知识;分别讨论了双向单纵模环形腔激光器和多波长激光器的设计方案;系统地分析了掺杂光纤饱和吸收体中形成的动态光栅的反射谱特性。 激光型电流传感器的实验研究 利用空间烧孔和饱和吸收体设计了一种三波长光纤F-P腔激光器,给出了设计原则以及激光器的本征偏振态:采用琼斯矩阵方法分析了三波长光纤激光器用作电流传感时的理论模型。着重分析了传感区光纤双折射对电流传感的影响,同时对温度特性进行了讨论;实验验证了激光器的设计方案,得到了稳定的三波长光纤激光器;通过外加感应区,得到了线性系数为3.05KHz/A的激光型电流传感器。 线偏振光光纤激光陀螺的研究 提出并设计了一个光纤非互易器件—方向相关偏振器,理论上分析了器件的工作原理并给出了测试方法。样品测试的结果为插入损耗为0.61dB,消光比大于23.35dB;首次采用方向相关偏振器和由窄带薄膜滤波器与M-Z干涉型梳状滤波器组合而成的混合滤波器实现了一种新型稳定的双向单纵模掺铒光纤环形腔激光器。对存在双折射时,温度变化对零漂的影响做了分析,得出在折射率差为0.01,温度变化0.01℃时,零漂约为10KHz的数量级:实验验证了线偏振态光纤环形腔激光器的设计方案,得到了激光阈值为16mW的双向单纵模光纤环形腔激光器。当泵浦功率为20mW—70mW时,在CW和CCW方向上始终保持为单纵模工作。用于光纤环形腔激光陀螺系统中时,其拍频输出有大于30dB的信噪比。调节腔内的偏振控制器,当零频偏置分别为1.68MHz和409KHz时,均得到了较好的拍频漂移量与角速度的线性曲线,其斜率分别为1.38KHz/(deg/sec)和1.23KHz/(deg/sec),零漂约为7kHz,与理论相符。对实验中出现的零频偏置较小时陀螺的比例因子降低的现象进行了分析,并给出解决思路。得到了第一台连续波的光纤激光陀螺。 圆偏振光光纤激光陀螺的研究 提出一种圆偏振态工作的光纤激光陀螺。从理论上分析了互易器件—圆偏振起偏器的原理,以及圆保偏光纤—扭转光纤的保偏特性,并改进了扭转光纤的制作方法;首次推导了光纤激光陀螺闭锁现象的解析表达式,并做了数值模拟,得到在FSR=34MHz,D=38cm,λ=1.55μm情况下,闭锁阈值约为Ω≈7.3°/s;首次实现和证实了圆偏振态激光器的设计方案,得到激光阈值为35mW的双向单纵模光纤环形腔激光器。实验中的工作泵浦功率用在50mW,处于连续波工作状态,运行基本稳定,工作波长为1549.956nm,两路输出功率相当,均可大于0.1mw。用于光纤环形腔激光陀螺系统中时,其拍频输出有大于30dB的信噪比;斜率(即比例因子)为2.67KHz/(deg/sec);零漂为±1.5KHz;灵敏度为1°/s:闭锁阈值约为10°/s,与理论相符。最后对实验中存在的一些问题进行了分析,并给出解决思路。证明了圆偏振光光纤激光陀螺工作机理的正确性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王新新,韩旻,王祥珩,冯洁;Rogowski线圈磁心饱和问题的研究[J];电工技术学报;1994年02期
2 周文俊,邹建明,雷又高;提高高频电流传感器灵敏度的方法[J];高电压技术;1997年01期
3 刘红丽;非接触式泄漏电流的智能在线监测系统[J];武汉交通科技大学学报;2000年03期
4 方琼,王凯,徐阳,曹晓珑;大尺寸磁心式局部放电电流传感器的研究[J];高电压技术;2002年09期
5 吴修义;QFC-5型发动机综合检测仪电流传感器de技术改造[J];汽车维修;2002年08期
6 马跃洲,金丽华,陈剑虹;Rogowski电流传感器及其在电阻焊数据采集中的应用[J];兰州理工大学学报;2004年02期
7 钱政,申烛,罗承沐;插接式智能组合电器中电子式电流传感器的结构特性分析[J];仪器仪表学报;2004年06期
8 方琼;刘宝成;满玉岩;徐阳;;局部放电检测中大尺径宽频带传感器的研究[J];变压器;2008年12期
9 Claude Gudel;;有效变革——利用传感器技术攀登电流测量精度顶峰[J];电源世界;2010年08期
10 龚勇镇;;罗氏线圈电流传感检测技术研究概况[J];广西轻工业;2011年02期
11 王昌长;郭恒;朱德恒;谈克雄;;在线检测电力设备局部放电的电流传感器系统的研究[J];电工技术学报;1990年02期
12 唐立军,卢宋林,李德明;新颖高性能电流传感器研究[J];核技术;2003年06期
13 王冰,黄钊洪,周冬跃;一种检测弱电流的半导体磁阻式电流传感器[J];仪表技术与传感器;2003年03期
14 王焕然,徐柳娟,赵玉玲;超小型精密电流传感器的研究[J];机电工程;2004年01期
15 陈雷;廉五州;;逆变式电焊机用电流传感器的设计[J];仪表技术与传感器;2006年12期
16 向小民;李洁琪;;对直流系统接地故障检测方法的研究[J];电气开关;2009年05期
17 胡重光;;转变传统计量管理理念 推进现代测量技术节电[J];中国计量;2011年07期
18 黄新红,张军辉,严璋;高压电气设备绝缘特性带电检测仪信号采集系统的研究[J];西安交通大学学报;1997年11期
19 John A Hasse;;模拟快、慢熔保险丝的电子保险电路[J];电子设计技术;2001年06期
20 林建宇,黄钊洪;基于电力线载波技术的远程电流数据采集系统的设计[J];电子技术应用;2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张鹏;焦慧芳;贾新章;;一种片外瞬态电流传感器的设计[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
2 俞琳;刘铁根;刘琨;江俊峰;梁霄;张以谟;;基于掺铒光纤激光器的红外气体传感器研究[A];科学仪器服务民生学术大会论文集[C];2011年
3 陶魁园;刘艳格;王辛;王志;楼嘉昌;;被动锁模掺铒光纤激光器多孤子现象的实验研究[A];全国光电子与量子电子学技术大会论文集[C];2011年
4 肖石林;曾庆济;王建新;蒋铭;黄俊;肖鹏程;赵焕东;;采用多波长标记信头的光控光交换结构[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
5 严明;罗售余;詹黎;张智明;夏宇兴;;利用级联长周期光纤光栅实现的三波长可开关掺铒光纤激光器[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
6 洪蕾;苏觉;杨利;钱景仁;;具有非互易器件的双向单纵模圆偏振掺铒光纤激光器[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
7 聂一雄;尹项根;刘春;文远芳;;一种高频电流传感器的设计[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年
8 王安;许钒;;Rogowski线圈电流传感器在大电流测量中的应用[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会论文汇编[C];2001年
9 吴国锋;伍浩成;阳华;邱仁和;;可调谐掺铒光纤激光器的几种构成方式及特点[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
10 朱宗玖;冯素娟;毛庆和;;多波长掺镱光纤激光器的实验研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 苏觉;激光型光纤传感器在电流测量和光纤激光陀螺中的应用[D];中国科学技术大学;2009年
2 田佳峻;多波长掺铒光纤激光器及宽带光源的理论和实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 伊德尔;多波长光盘头合分束实现方法及亚波长光栅偏振器件研究[D];清华大学;2003年
4 周洁;基于光学波动法和相关原理的颗粒测量及多波长火焰温度分析[D];浙江大学;2001年
5 范文华;基于掺铒光纤激光器的混沌保密通信方法研究[D];吉林大学;2007年
6 郑骁鹏;基于掺铒光纤激光器的混沌加密技术研究[D];吉林大学;2009年
7 张可畏;电子式高压电力互感器的设计与实用化研究[D];大连理工大学;2006年
8 韩冰;基于钴基非晶材料巨磁阻抗效应传感器的研究[D];吉林大学;2009年
9 胡智勇;宽带光纤放大器技术与光通信光源技术[D];天津大学;2004年
10 伍波;1.5μm掺铒窄线宽光纤激光器研究[D];电子科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 钟丽娜;光纤布喇格光栅电流传感技术的研究[D];燕山大学;2006年
2 谢效伟;氧化锌避雷器在线监测系统的研究[D];西安理工大学;2006年
3 李沛然;基于可调谐光纤激光器的光纤光栅电流传感器研究[D];吉林大学;2007年
4 卜胜利;磁光玻璃光纤的磁致旋光效应及其在全光纤电流传感器中的应用研究[D];安徽大学;2003年
5 张良;多量子阱半导体激光器与掺铒光纤激光器的研究[D];天津大学;2004年
6 刘占元;多波长掺铒光纤激光器研究[D];南开大学;2008年
7 常锋;掺铒光纤激光器的混沌产生实验研究[D];长春理工大学;2012年
8 曹素霞;掺铒光纤激光器在乙炔气体检测中的应用[D];燕山大学;2010年
9 王昊丰;基于掺铒光纤激光器的混沌同步仿真实验研究[D];吉林大学;2010年
10 邝敏敏;双环掺铒光纤激光器混沌控制研究[D];燕山大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 成都 青化;印板安装型电流传感器[N];电子报;2008年
2 成都 青化 摘译;贴片式电流传感器[N];电子报;2008年
3 合肥 李定宣 程伟;开关管压降作电流传感器的单端反激式变换器[N];电子报;2004年
4 ;多波长光中继器的功能[N];人民邮电;2000年
5 通讯员 王怀民记者 仇方迎;紫外多波长激光雷达系统在子午工程中得到应用[N];科技日报;2007年
6 首都师范大学附属中学物理组;变“不可见”为“可见”[N];中国教育报;2006年
7 钱坤;100GB容量光盘不是梦[N];中国电脑教育报;2002年
8 中兴通讯 鲍银涛贝劲松;下一代无源光网络的演进探讨[N];通信信息报;2008年
9 涂有瑞;磁传感器的新进展[N];中国电子报;2000年
10 ;TN-64X 10Gbit/s传输平台及应用[N];通信产业报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978