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基于光纤激光器和气体吸收谱的气体传感

作　者: 周昊江
导　师: 阎春生；瑞小川
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 光纤激光器气体传感浓度测量光纤滤波器
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 44次
引　用: 1次
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内容摘要

以探测和定量为目的的气体传感技术无论在传统工业还是新兴产业中都有着极其重要的应用。基于气体吸收光谱学的光学方法以其非接触,测量范围大等优点被广泛使用。但是基于气体吸收的方法都存在吸收信号小,信噪比差,光源与吸收峰的匹配需要校准的缺点。在此基础上开发的传感技术也不得不面对这些困难,从而很难适应现代传感小型化,低成本,便携式等要求。本文将光通信领域成熟的光纤激光器技术和气体吸收谱相结合,寻求解决这一问题的可能性。本文首先开展了对用于气体传感的理想光源的探讨,进而首次提出了使用气体干涉滤波器的光纤激光器。该激光器通过一路有充满目标气体气室的非对称干涉仪,实现了出射峰自动与气体的吸收峰波长上的匹配。同时该技术还实现了出射光谱线形与吸收峰线形的匹配。使得这种光源拥有更高的吸收率和波长漂移下的吸收一致性。其次,我们还首次发现了在光纤激光器中,用宽带滤波器与气体吸收峰相作用,将气体对光的吸收转变为光纤激光器的输出波长测量气体浓度的方法。为低浓度气体测量提供了精度更高,更简单,更廉价的解决方案。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-24
  1.1 课题的研究背景及意义  10
  1.2 气体传感的研究回顾以及现状  10-12
  1.3 气体吸收光谱学  12-24
    1.3.1 气体的吸收谱  12-15
    1.3.2 光谱的吸收线强  15-16
    1.3.3 气体吸收峰的线形  16-20
    1.3.4 北尔-朗伯定律  20-21
    1.3.5 基于气体吸收光谱的传感技术及问题  21-24
2 运用气体干涉滤波器的光纤激光器  24-52
  2.1 引言  24
  2.2 用于气体吸收谱气体传感的光源选择  24-30
    2.2.1 光源波长的可调性  24-25
    2.2.2 探测波段的选择  25-27
    2.2.3 光源的谱宽  27-29
    2.2.4 理想光源的讨论  29-30
  2.3 光纤激光器  30-39
    2.3.1 掺铒光纤放大器(EDFA)  30-34
    2.3.2 半导体光放大器(SOA)  34-38
    2.3.3 基于光纤激光器的滤波方法  38-39
  2.4 运用气体干涉滤波器的光纤激光器  39-51
    2.4.1 原理  39-42
    2.4.2 实验  42-51
    2.4.3 结论  51
  2.5 本章小结  51-52
3 利用光纤激光器波长漂移测量气体浓度的方法  52-66
  3.1 引言  52
  3.2 现象  52-54
  3.3 原理  54-58
  3.4 实验  58-65
    3.4.1 实验装置  58-62
    3.4.2 数据及分析  62-65
  3.5 本章小结  65-66
4 总结与展望  66-68
参考文献  68-70
作者简历  70
硕士在读期间发表论文  70

基于光纤激光器和气体吸收谱的气体传感

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