基于激光鎖頻技術(shù)的光纖振動傳感器和高穩(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，被廣泛應用于通信、生物醫(yī)療和計量等諸多領(lǐng)域。隨著激光器在這些領(lǐng)域日益廣泛的應用，對激光器頻率穩(wěn)定度的要求越來越高。多年來，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)域擴展到其他的應用領(lǐng)域，如光纖傳感領(lǐng)域。本論文展開了對激光鎖頻技術(shù)的研究和應用，主要包括：基于Pound-Drever-Hall(PDH)鎖頻技術(shù)的光纖振動傳感器；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傳感器。系統(tǒng)主要包括：單頻DFB半導體激光器、相位調(diào)制器、光纖光柵FP腔、光電探測器、信號相關(guān)與控制電路。系統(tǒng)對DFB激光器的輸出頻率進行動態(tài)鎖定，通過將FP腔的位移信號放大轉(zhuǎn)換成相位信號進行對環(huán)境振動的測量。實驗中利用振動彈簧片模擬振動環(huán)境，實際結(jié)果表明此系統(tǒng)對1kHz-5kHz頻率范圍內(nèi)

3、的振動信號傳感性能優(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，從理論上對系統(tǒng)進行分析，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部分。在理論上，討論了影響倍頻效率的因素，并對PPLN晶體倍頻實驗的溫度和基頻光波長等