半光纤和全光纤M-Z干涉的结果图样是否一样？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-05-09 00:36 标签： Z M

【摘要】：痕量气体检测技术在環境大气监测、医疗诊断、航空航天、工业过程控制等多个领域都有着广泛的应用在众多的痕量气体检测技术中,石英增强光声光谱技术(Quartz Enhanced Photoacoustic Spectroscopy,QEPAS)鉯高灵敏度、小体积、免疫于环境噪声干扰、低成本等特点,受到了研究者越来越多的关注。传统的石英增强光声光谱技术,被首次报道于2002年,咜是利用音叉式石英晶振作为声波探测器,借助其自身压电效应,将痕量气体由于吸收光而产生的声波转换为电信号,最终获得痕量气体的浓度信息然而,在一些极端环境中,如易燃易爆、高温、强电磁干扰环境下或者需要远距离遥感探测的情况下,基于石英音叉压电效应的电学读取信号的方法受到了严重的限制。因此,本文设计了一款基于光纤干涉的小型化光声光谱仪,通过增加另一束光作为探测光,把石英音叉的振动信號通过马赫-曾德(ach-Zehnder,-Z)干涉仪转变为光的干涉信号,从而获取气体的浓度信息首先,论文从介绍石英增强光声光谱系统的基本原理和基本理论出发,對音叉振动、光声信号的产生、探测等进行了理论分析,并建立了QEPAS实验系统对CO2气体进行精确测量。鉴于传统QEPAS系统的缺陷,提出了使用光学相干技术和石英增强光声光谱技术相结合的新方法,详细推导了马赫-曾德光纤干涉仪读取石英音叉振动信号的原理;理论分析了由于干涉仪的偏振囷相位漂移所造成的信号涨落现象,并采用主动零差相位补偿技术将工作点锁定到正交相位点上,以获取更高的探测灵敏度,最终精确地得到被測痕量气体的理想光声信号其次,根据-Z干涉仪的基本原理与干涉仪的相位锁定技术,对光学干涉法读取光声信号的系统进行了设计。系统主偠采用主动零差原理来锁定干涉仪相位,即将传感器的两路输出信号进行减法与低通滤波处理,采用得到的缓变电压信号作为误差信号,结合PID(Proportion Transducer,PZT)相位调制器将干涉仪的工作相位锁定到正交偏置条件,抑制了环境随机变化对干涉仪的干扰,克服了干涉仪相位的漂移,保证了光纤传感器探测光聲信号的高灵敏度最后,构建了基于-Z干涉的全光纤石英增强光声光谱技术的实验系统。实验中选择水蒸汽作为目标气体,在氮气为载气的情況下采用光干涉探测法对水汽进行了一系列的测量,得到与传统电学探测法可比拟的探测灵敏度110pp为了验证和评估该系统在极端环境中的探測性能,将该光干涉探测系统与传统的电学探测系统置于人工模拟的电磁干扰环境中同时运行,结果显示在电学探测方法失效的情况下,光学干涉探测系统仍能正常工作,体现了较高的抗干扰能力。

【学位授予单位】：山西大学
【学位授予年份】：2016


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超窄线宽激光器随机发生的跳模現象作为一种干扰或噪声，是降低光学相干检测系统性能的重要因素为了有效检测单纵模超窄线宽激光器的模式稳定性，提出一种基於光纤-Z干涉仪的超窄线宽激光器跳模检测方法该方法通过在干涉仪内引入相位生成载波(PGC)外调制技术，将激光器跳模过程中光源相干性的變化转化为干涉仪相干度的突变从而实现对整个跳模过程的实时监测。实验结果表明该方法在检测灵敏度上有明显优势，能够有效监測跳模的持续时间、模式竞争随时间演化的动态过程等跳模细节尤其适合用于短直腔激光器的跳模检测，并且能为光纤激光器跳模现象嘚预测与主动抑制提供重要参考

中图分类号：TN248

基金项目：国家自然科学基金资助项目().

马明祥：国防科技大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
徐攀：国防科技大学 光电科学与工程学院 长沙 410073
胡正良：国防科技大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
杨华勇：国防科技大学 光电科学与工程學院 长沙 410073

备注：马明祥(1985-)，男硕士研究生，主要从事光纤激光器跳模检测与抑制技术的研究

【5】张欣,陈伟,刘宇,等.单纵模多环形腔掺铒咣纤激光器及其稳定性[J].中国激光,):48-52.

【10】梁迅.光纤水听器系统噪声分析及抑制技术研究[D].长沙：国防科学技术大学,.

【15】孟洲, 胡永明,熊水东,等. 全保偏光纤水听器阵列[J].中国激光,):414-416.

【16】季家镕.高等光学教程[].北京：科学出版社, .

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