基于激光鎖頻技術(shù)的光纖振動(dòng)傳感器和高穩(wěn)定性倍頻激光系統(tǒng)研究.pdf

1、激光具有高定向性、高單色性、高相干性、高亮度性以及可調(diào)諧等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于通信、生物醫(yī)療和計(jì)量等諸多領(lǐng)域。隨著激光器在這些領(lǐng)域日益廣泛的應(yīng)用，對(duì)激光器頻率穩(wěn)定度的要求越來(lái)越高。多年來(lái)，各種提高激光頻率穩(wěn)定性的鎖頻技術(shù)被不斷提出，而鎖頻技術(shù)也由激光穩(wěn)頻領(lǐng)域擴(kuò)展到其他的應(yīng)用領(lǐng)域，如光纖傳感領(lǐng)域。本論文展開(kāi)了對(duì)激光鎖頻技術(shù)的研究和應(yīng)用，主要包括：基于Pound-Drever-Hall(PDH)鎖頻技術(shù)的光纖振動(dòng)傳感器；基于飽和吸收法鎖頻技術(shù)

2、和PPLN晶體倍頻原理的780nm激光器。
　　 基于Pound-Drever-Hall(PDH)激光鎖頻技術(shù)，研制了一種高靈敏度的光纖振動(dòng)傳感器。系統(tǒng)主要包括：?jiǎn)晤lDFB半導(dǎo)體激光器、相位調(diào)制器、光纖光柵FP腔、光電探測(cè)器、信號(hào)相關(guān)與控制電路。系統(tǒng)對(duì)DFB激光器的輸出頻率進(jìn)行動(dòng)態(tài)鎖定，通過(guò)將FP腔的位移信號(hào)放大轉(zhuǎn)換成相位信號(hào)進(jìn)行對(duì)環(huán)境振動(dòng)的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中利用振動(dòng)彈簧片模擬振動(dòng)環(huán)境，實(shí)際結(jié)果表明此系統(tǒng)對(duì)1kHz-5kHz頻率范圍內(nèi)

3、的振動(dòng)信號(hào)傳感性能優(yōu)良，信噪比大于50dB。綜合考慮系統(tǒng)元器件參數(shù)及各種環(huán)境影響因素，從理論上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出系統(tǒng)最小分辨率為11.7 picostrain/√Hz，優(yōu)于目前的典型光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)。
　　 基于飽和吸收法鎖頻技術(shù)和PPLN晶體倍頻原理的780nm激光器，包含了基于MOPA結(jié)構(gòu)光纖激光器、PPLN晶體倍頻、飽和吸收法鎖頻這三個(gè)部分。在理論上，討論了影響倍頻效率的因素，并對(duì)PPLN晶體倍頻實(shí)驗(yàn)的溫度和基頻光波長(zhǎng)等