Intra-Cavity Absorption Sensors for Gas Detection Using Wavelength Sweep Technique

Wavelength sweep technique (WST) is introduced into intra-cavity fiber laser (ICFL) for low concentration gas detection. The limitation induced by noise can be eliminated using this method, and the performance of the system is improved. The sensitivity of the system is reduced to less than 300 ppm. With WST, sweeping characteristic of the ICFL can be described according to known gas absorption spectra.     

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Wavelength sweep technique （WST） is introduced into intra-cavity fiber laser （ICFL） for low concentration gas detection. The limitation induced by noise can be eliminated using this method, and the performance of the system is improved. The sensitivity of the system is reduced to less than 300 ppm. With WST, sweeping characteristic of the ICFL can be described according to known gas absorption spectra.     

基于波长调制技术的内腔式气体传感研究

气体传感理论和实验研究已成为当今光纤传感领域的热点之一。波长调制法和有源内腔法是提高气体传感灵敏度的两种有效方式。结合上述两种气体传感方法,构建一个基于波长调制技术的内腔式气体传感系统。讨论气体吸收光谱二次谐波分量与气体浓度之间的函数关系,从理论和实验两方面确定系统的最佳参数。利用提取多条吸收谱线的二次谐波分量,采用平均算法进一步提高系统灵敏度,进行乙炔气体传感的灵敏度可达7.5×10-5。以光纤光栅作为波长参考,建立系统的波长-电压响应曲线,进而检测气体的吸收波长值。进行乙炔气体传感时吸收波长检测的绝对误差不超过0.445 nm。     

可调谐激光波长调制技术检测氧气浓度

为了克服传统方法检测氧气浓度的一些弊端,提出了一种采用可调谐激光二极管吸收光谱法结合锁相放大的检测技术.通过改变激光二极管的驱动电流使输出波长变化扫描通过氧气的吸收峰,然后利用锁相放大技术对吸收光谱的谐波进行检测分析.利用半导体激光能量高、单色性好、输出波长可随电流调制的特点和锁相放大检测微弱信号的优势来提高信噪比与检测精度.对不同浓度的氧气进行了实际检测,可得检测线性相关系数为0.99,检测极限质量浓度为1142.86 mg/m3,且该方法具有较好的稳定性及抗干扰性.     

基于光纤激光器的有源腔气体吸收测量网络

有源内腔法气体吸收测量技术具有极高的灵敏度,通过对基于掺铒光纤激光器的有源气体测量系统的分析和静态测量结果表明,在激光器阈值附近系统的灵敏度最大。为了有效地抑制噪声,提高测量精度,在环行腔光纤激光器的基础上又提出了采用波长调制/二次谐波检测的测量方法,并采用1×N的波分复用(WDM)器件构建了有源传感网络。实验中采用了一个1×4的波分复用器,其通道对应于乙炔气体的吸收波长,系统的解调通过扫描可调谐光滤波器的波长来实现。通过对8.31mol/m3的乙炔气体的实验表明系统最小可探测气体浓度为0.044mol/m3。     

基于微结构光纤中交叉相位调制效应的波长变换

利用光波在一段80 m长的微结构光纤(MSF)中的交叉相位调制效应实现了对10 GHz时钟信号的全光波长变换,变换带宽超过30 nm。该实验所使用的微结构光纤非线性系数约为11 W-1.km-1,其在1530~1570 nm波长范围内具有小的正常色散和平坦的色散曲线。实验结果表明,利用这种微结构光纤可以实现结构紧凑的宽带波长变换器。     

光谱线宽对可调谐激光调制吸收光谱技术测量CO2浓度的影响

在利用可调谐激光调制吸收光谱技术进行测量时,气体参量改变将导致线宽变化,从而影响二次谐波信号峰值的大小.针对于Lorentz线型,给出了线宽变化对二次谐波峰值影响的理论分析及利用二次谐波信号峰谷比值进行修正的方法.在10 cm的吸收池内利用1578.22 nm处的吸收谱线对CO2进行了测晕,在不同调制幅度下验证了不同工况中线宽对二次谐波信号的影响.结果表明,利用二次谐波峰谷比值确定调制系数进行修正可有效地减小由于工况改变时线宽变化对测量带来的影响,当压力由1.0×105Pa变化至1.5×105Pa时,修正前后的测量相对误差分别为34.3%与1.8%;当气体体积分数在20%～100%变化时,修正前后的平均误差分别为12.8%与1.8%.     

基于波长调制的低双折射光纤拍长测试

提出了一种基于波长调制的低双折射光纤拍长测试方法。测试方法采用波长调制的方式进行拍长测试,应用相位检测技术提高信号精度,采用相位补偿手段保证较高检测灵敏度。测试光路包括放大自发辐射(ASE)光源、法布里-珀罗可调谐滤波器、两个起偏器、待测光纤及相位补偿片。通过对线保偏光纤和普通单模光纤进行重复实验,对测试装置进行了实验验证。本方法结构简单,对器件性能要求不高;对光纤长度及结构无特殊要求,适用范围广;拍长测量范围达到20 m,测试误差小于1%。     

对差分吸收激光雷达探测CO2的光源波长控制

为了满足探测CO2需要波长精确的要求,根据扫频激光波长调谐原理,通过探测器、标准CO2气体池、锁相放大器等仪器,对差分吸收激光雷达系统的光源部分进行波长调谐和控制,使出射波长基本稳定在1571.276 nm的CO2吸收峰附近.试验结果显示,调谐精度可以达到皮米量级,且有较高的稳定度.     

光通信网的由来和前途

本文首先说明电的时分多路和光的波分多路两种系统的特点。然后叙述波分多路系统对加大光纤传输容量效果良好 ,并介绍光网单元研制工作的进展情况 ,最后指出多波长光通信网将很有发展前途。     

基于半导体光放大器交叉偏振调制的波长转换分析

对半导体光放大器(SOA)中光偏振态发生改变的原因和交叉偏振调制型波长转换进行了探讨和分析.如果SOA具有偏振不灵敏增益,则波长转换效果与泵浦光的偏振态无关,而只与探测光的偏振态有关,而且当入射探测光的偏振与TE模振动方向成4 5°夹角时,交叉偏振调制的效果最明显.为了使转换效果更好,宜采用反相波长转换,SOA的自发辐射耦合因子β应该很小     

激光波长探测技术的研究

激光波长是重要的技术参数,精确探测激光波长是激光告警发展的需要．分别介绍了光谱识别技术和相干识别技术的种类,通过对几种现有的激光波长探测原理的分析,总结了各探测技术的优缺点,并指出波长探测技术的发展方向。     

FBG-ECL实现全光波长转换调谐范围的研究

作为自动交换全光网络中的核心器件,全光波长转换器的研究是目前的热点问题。本文基于半导体激光器实现波长转换的理论模型,利用速率方程,通过数值求解不同输入信号波长下的转换波形,得到波长转换间隔对波长转换特性的影响。这对于实用化中,选取适当的输入信号光波长有一定的参考价值。     

外腔激光器实现波长转换的高频调制特性分析

作为自动交换全光网络中的核心器件,全光波长转换器的研究是目前的热点问题。本文基于半导体激光器实现波长转换的理论模型,采用小信号分析方法,利用速率方程求解了基于光纤光栅外腔半导体激光器实现波长转换的频率调制响应特性,并重点分析了光子寿命对高频特性的影响。这对于优化光纤光栅外腔结构实现高速全光波长转换器有一定的参考价值。最后数值求解了不同输入信号速率下的转换波形,仿真结果和对波长转换器的频率响应特性分析结果是一致的。     

基于波长调制光谱技术的二氧化碳浓度测量

以可调谐激光二极管吸收光谱技术为基础,结合波长调制光谱技术,对不同体积浓度的二氧化碳气体进行检测。分别分析正弦波调制信号的不同调制电压及调制频率对二次谐波信号波形及峰值的影响。结果显示当调制电压为0.25 V、调制频率为10 kHz时,得到的二次谐波信号较好。在此基础上,利用实验室中搭建的单光路测量系统对不同浓度的CO2气体进行检测,得到气体浓度与二次谐波峰值线性相关系数为0.998,系统的检测极限为450 ppm。研究为该类系统调制系数的选择提供了实验依据,为工业应用打下了基础。     

波长调制光声气体检测用锁相放大器的优化设计

首先介绍了波长调制光谱检测技术的原理,并分析了甲烷在1654 nm波长处的一次谐波频谱特性.然后分析了低通滤波器对波长调制光谱中一次谐波的影响,并给出了低通滤波器截止频率的选择范围.最后设计了模拟锁相放大器,其采用的二阶低通有源滤波器在滤波性能上比传统的RC低通滤波器有较大的提升.实验结果表明,经过优化的锁相放大器能够...     

可调谐半导体激光波长调制光谱信号分析

波长调制光谱是一种高灵敏光谱检测技术,针对典型应用条件的精确信号分析模型可以为光谱检测系统的设计和优化提供依据.在Fourier分析的基础上给出了可调谐半导体激光波长调制光谱技术的理论描述.分析了可调谐半导体激光正弦频率调制情况下WMS各次谐波信号特征,研究了激光幅度调制对谐波信号的影响,以及由系统光学表面标准具效应引入的背景噪声与量化描述.分析方法不受调制幅度的限制,适合于不同条件下波长调制光谱分析和背景信号的定量分析.     

强度调制光纤多传感补偿网络所能补偿传感器的极限数目

本论文从对传感补偿网络的基础理论的探索性研究出发，首次提出强度调制光纤多传感补偿网络所能补偿传感器数目的理论极限公式，对多传感补偿网络的设计和应用有着重要的指导意义。     

高速密集波分复用系统中的二级调制格式研究

论述了强度调制直接检测(IM-DD)高速密集波分复用(DWDM)系统的二级调制原理，并从马赫-曾德尔调制器的传递特性出发推导了四种调制格式[全频率调制归零码(FFMRZ)、半频率调制归零码(HFMRZ)、单边带调制归零码(SSBRZ)、载波抑制归零码(CSRZ)]。根据信号光眼图及归一化频谱描述了各种码型的时频特征。在此基础上分别对各种码型的色散容限、非线性容限进行了数值仿真，通过比较眼图张开度损伤(EOP)发现对于单波长系统载波抑制归零码传输性能最优。最后利用全面的密集波分复用系统模型计算了各种码型的Q因子，发现载波抑制归零码的性能仍然保持最优，这种优势在考虑偏振模色散(PMD)的情况下更为突出。因此载波抑制归零码是强度调制直接检测系统较好的选择。     

增益调制型波长转换器消光比均衡的研究

利用半导体光放大器 (SOA)中交叉增益调制 (XGM)效应成功地实现了 62 2 Mb/ s和 2 .5Gb/ s信号的波长转换。对波长上 /下转换性能的研究表明 ,使用增益峰值波长比信号波长长的SOA可以有效地实现上 /下转换效率和消光比均衡 ,从而使这种类型的波长转换器在波分复用器(WDM)全光网中获得更大的应用