光纤激光腔内的传感技术研究进展

光纤激光腔内的传感技术已广泛应用于温度、应变、声波、振动、磁场和电压等物理量的检测,与传统的光纤传感器相比,光纤激光传感器具有抗电磁干扰、窄线宽和高信噪比等优势,其应用前景广阔.在此,综述激光腔内光纤传感技术的研究进展,阐述环形腔和线性腔两种不同的腔内结构,总结基于不同腔内结构光纤激光传感器的工作原理;此外,按照温度、溶液、磁场、应力/应变的分类对光纤激光传感器性能进行介绍,并对未来的应用前景进行展望.     

一种具有激光光源的高灵敏光电传感器的设计

为解决现有普通光源的比色分光光度计的结构复杂、灵敏度低的问题,设计了一种包括激光光源、激光衰减器、样品流通池和光电转换系统的高灵敏激光流通检测器,通过对多个不同波长的半导体激光二极管进行筛选,设计了一种在可见光范围内(500~800 nm)进行波长分段调谐且性能稳定的激光光源。并成功地用于电厂炉水和给水中痕量硅的快速测定,硅酸根检出限达到1.13μg/L。     

激光器线宽虚拟测试系统

为了测试窄线宽激光器的线宽,设计了一种基于虚拟仪器技术的激光器线宽自动测试系统;该测试系统硬件平台基于GPIB总线,以示波器作为高精度的数据采集设备,软件系统以LabVIEW为开发平台,可以实时采集和处理光电流时域信号;利用该系统对IPG公司1550nm波长的窄线宽光纤激光器进行测量,测得线宽值为32kHz;实验结果表明,该系统响应快,精度高,运行可靠,具有良好的工程应用意义。     

高功率窄线宽可调谐 1 064 nm 环形腔激光

文章采用了三镜环形腔内插入标准具获取高功率窄线宽可调谐1064 nm 激光。对环形腔的单向运行、标准具压窄线宽与调谐波长及激光大基模体积运转进行了理论分析与计算,结合实验优化了腔镜曲率与输出耦合率。在808 nm 半导体激光泵浦功率151 W 条件下,获得输出功率33.7 W、光束质量因子 M 2＝1.28、线宽0.1 GHz 的单向1064 nm 激光输出,相应的光转换效率22.3%。采用高精度控温仪对标准具进行精确温控,实现激光波长的精密调谐。改变标准具温度获得1064 nm 波长调谐范围72.6 GHz,调谐精度为220 MHz。波长调谐过程中1064 nm 激光输出功率变化约10%。整个系统稳定可靠,而且相对简单,较易实现,为获得可调谐窄线宽1064 nm 激光提供了实用有效的技术手段。     

激光淬火加工质量视觉检测系统研究

针对金属表面激光离散淬火质量检测的需求,基于OpenCV设计了一种淬火斑尺寸测量和表面纹理检测的视觉检测系统。深入研究了相关图像处理算法,对Canny边缘检测算法进行了改进,实现了图像轮廓的选择性提取,得到了激光淬火斑连通域的几何尺寸,采用灰度共生矩阵计算淬火斑纹理信息。并根据三种不同能量输入背景下进行激光离散淬火产生的淬火斑,提出了一种双阈值判定方法来实现其质量检测,平均检测用时为10.1ms,检测准确率在92.5%以上。     

视场内激光干扰CCD探测器的实验研究

为了验证激光辐照CCD系统的干扰效果,进行了视场内He-Ne激光干扰面阵CCD探测器的实验研究,测得了像元饱和阈值和局部受辐照时的CCD饱和功率密度阈值.使用Matlab编程处理了干扰图像,得到了视场内激光人射能量与CCD饱和面积比的关系曲线.激光能量较低时,随着激光能量增大,饱和面积增加较快;激光能量较大时,随着激光能量增大,饱和面积增加较慢.并对实验中出现的光饱和串音现象进行了理论分析.实验结果表明:视场内激光干扰CCD成像制导武器是可行的.     

高灵敏度弱磁传感器研究

磁传感器在生物医学、资源探测和航空航天等领域有巨大的应用价值,基于原子自旋的弱磁传感器拥有目前最高的磁场测量灵敏度。但通常的方案采用射频场调制或远离共振的激光检测,前者增加了磁力仪的线宽,而后者对激光频率的锁定带来了困难。为了解决以上问题,提出了一种基于激光强度调制和圆二向色性检测的原子弱磁传感器方案,详细描述了其工作原理和系统构成,并对原子弱磁传感器的性能进行了测试。实验结果表明:原子弱磁传感器的磁共振线宽为22 Hz,在对恒定磁场进行30 min连续测量时,峰峰值抖动小于9 pT,灵敏度达到了0.12 pT/Hz1/2。     

基于LabVIEW的光谱自动监测系统

为弥补传统光谱测试系统的不足.本文介绍了一种采用虚拟仪器技术、数字锁相放大器、光栅单色仪、斩渡器和光电探测器组成的可远程控制的光谱在线监测系统.该系统不仅测试自动化程度高,测量范围宽,还能根据测试对象不同的需求随时改变测量方案.基于LabVIEW编程平台,使该测试系统具有很强的数据处理功能,能进行很好的在线监测.实验证明.该系统具有很好的实用性和通用性.     

水下激光引信回波功率研究

针对目前水下激光引信无法选取其激光器合适的发射功率,对水下激光引信的回波功率展开研究。为计算应用于相关海域的水下激光引信所需的激光发射功率,通过推导水下激光引信探测目标的回波功率方程,计算海水各成分对532 nm绿激光的衰减系数,最终获得水下激光引信探测给定距离时所需的发射脉冲激光峰值功率计算公式。对所得公式在不同海水参量条件下进行仿真计算,仿真结果表明:对于应用于一般较清洁海域的水下激光引信,选择峰值功率不小于10 kW的脉冲激光器就能够探测到10 m处的目标,满足激光近炸引信的使用要求。所得的仿真计算结果可为水下激光引信应用于不同海域时激光发射功率的选择提供理论依据。     

远场激光能量密度分布的数值与图像估算

激光在大气传输过程中,由于同大气分子与气溶胶粒子之间的相互作用而产生了一系列的效应,即大气衰减和大气湍流效应,导致能量不断减弱,并影响激光的远场能量密度分布.根据设计的激光远场能量密度分布测试系统进行外场实际试验测试,只能获得指定位置上的远场能量密度分布数据和激光光斑图像,为了获得任意位置的激光传输特性,研究了大气衰减和大气湍流对激光传输的影响.根据上述系统测得的指定位置的光斑图像及能量分布数据,通过软件仿真分析,估算任意位置的激光光斑能量密度分布,通过伪彩色变换,将激光光斑的灰度图像转换为连续变化的伪彩色图像,可以直观地观察光斑的远场能量密度分布.