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光纤激光水听器阵列的泵浦吸收和相干坍塌特性研究

刘文  
【摘要】:光纤激光水听器具有灵敏度高、体积小、易于通过波分复用技术在单根光纤上进行复用等优点,尤其适合构造超细线阵,在发展水声传感阵列方面具有独特的优势。然而,泵浦吸收和相干坍塌的影响,使得光纤激光水听器的阵列规模受限,严重制约了光纤激光水听器的发展和应用。本文以DFB光纤激光水听器为主要研究对象,对光纤激光水听器阵列的泵浦吸收和相干坍塌特性展开研究。 论文的主要研究内容和成果如下: 1.根据速率方程模型,分析DFB光纤激光器阈值泵浦功率和泵浦消耗系数的影响因素,通过测量二基元DFB光纤激光水听器阵列的泵浦特性,研究阵列中泵浦光的能量分配机制; 2.采用DFB光纤激光水听器相干坍塌的复合腔模型,对外腔反馈造成的DFB光纤激光器光频偏移和相干坍塌进行定量分析; 3.通过模式分裂表征方法和相位噪声表征方法对光纤激光水听器及阵列的相干坍塌特性进行测试,结果表明,二基元光纤激光水听器阵列的最大系统规模可扩展到140m,三基元光纤激光水听器阵列的最大系统规模可扩展到250m,光纤激光水听器阵列相邻基元间的传输光纤阈值长度由阵列上行端基元的相干坍塌特性决定,下行端基元后的传输光纤不会与阵列中其他传输光纤的瑞利散射产生累积效果,造成阵列上行端基元的相干坍塌。 4.设计了基于相干坍塌特性的新型光纤激光传感器,采用普通单模光纤作为传感基元,利用端面反射和传输光纤的瑞利散射进行传感,其可行性通过应变传感实验得到了验证。


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