一、Tunable Fiber Gratings and Their Applications（论文文献综述）
丁志超[1]（2021）在《光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究》文中研究表明光学传感器因其结构简单、响应速度快、设计灵活及抗电磁干扰等优点,在推动新一代物联网和智能传感技术的发展中起着举足轻重的作用。同时这些新兴技术的发展也对光学传感的相关性能和技术提出了更高要求。本学位论文从提升传感器的性能参数方面入手提出了三种传感系统,即具有三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜（HiBi-FLM）传感器、高双折射光纤环镜结合光纤布拉格光栅（FBG）传感器、基于游标效应的级联高双折射光纤环镜传感器,每个传感系统都涉及到新的传感机制。此外,论文还提出了两种基于边缘滤波的、用于光纤光栅传感器波长解调的方法,分别是基于高双折射光纤环镜的FBG波长解调系统、基于致密阵列宽带锯齿波（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统,两个波长解调系统都涉及到新的波长解调方法。论文主体内容的每一章都围绕一种传感系统或波长解调系统展开,从理论与实验两方面分别介绍了系统原理、关键器件设计与实现及系统的性能参数,取得的主要研究成果及创新点如下:1.提出并搭建了结合三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜传感系统。设计了一种结合三段高双折射光纤的高双折射光纤环镜传感器,使用琼斯矩阵推导了具有任意段HBF的HiBi-FLM透射谱表达式,通过将三段HBFs式HiBi-FLM的透射谱表达式对温度、应变进行微分得到透射谱中谐振谷的温度、应变灵敏度表达式,仿真了结合三段HBFs的HiBi-FLM的透射谱,仿真结果与实验测量基本吻合。实验证明了此传感器的温度与应变区分能力,所提出传感器的温度和应变测量分辨率分别为±0.3℃、±12με。2.提出并搭建了结合一段HBF和一个FBG的HiBi-FLM传感系统。由于HiBiFLM透射谱中谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度不同,因此可通过将测量目标谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度构成传感系数矩阵。使用提出的传感器进行温度、应变同时测量时,只需测出目标谐振谷和FBG谐振峰的波长漂移,再结合传感系数矩阵,可解耦温度和应变变化分别对波长漂移的影响,得出环境温度和应变的变化量。实验测量了所提出传感结构的温度、应变响应特性,传感器的温度、应变测量分辨率分别被实验测量为±0.5℃和±22με。3.提出并搭建了基于级联HiBi-FLM的具有游标效应的高灵敏度温度传感系统。由于HiBi-FLM透射谱具有周期性,因此可将其看作光学刻度尺,通过级联两个分度值略微不同的光学刻度尺,可在级联输出中形成游标光谱,从而放大单个HiBi-FLM透射谱的周期,当单个HiBi-FLM的透射谱发生小的漂移时,级联结构的游标谱将向相应方向发生一个放大倍数的漂移,从而实现测量灵敏度和分辨率的放大。理论阐述和仿真了基于级联光纤干涉仪的光学游标效应的具体实现过程,给出了游标效应放大倍数的计算公式并推导了级联干涉仪透射谱的方程。提出使用洛伦兹拟合算法和高斯拟合算法来拟合游标谱的包络,恢复了目标包络峰值,从而实现对级联结构游标谱移的精确标定。实验制作了级联HiBi-FLM传感器,测量了所制作传感器的温度特性,实验结果表明级联结构透射谱波长漂移灵敏度是单个HiBi-FLM的M倍,M与理论预测值基本一致。提出通过减小两个干涉仪的自由光谱范围（FSR）之差可进一步提升级联结构的灵敏度和分辨率,实验制作了FSR之差更小的两个HiBiFLMs,并测量了单个和级联HiBi-FLM结构的温度响应特性,实现了级联结构温度灵敏度、分辨率的更大倍数放大。4.提出并搭建了基于交叉HiBi-FLMs的FBG波长快速解调系统。阐述了基于边缘滤波器的波长解调系统的众多优点,提出可将两个HiBi-FLMs透射谱中周期性的上升沿（或下降沿）用作边缘滤波器来解调FBG的谐振波长,两个信道的解调结果取对数再相减是FBG谐振波长的一次函数,从而实现对FBG环境参量的线性映射。实验制作了满足实验需要的具有特定FSRs的两个HiBiFLM,在系统设计中使用波分复用和时分复用技术实现对多路传感信号的同时解调,从而实现同时对多点振动情况进行动态监测并重建了铁管振幅的幅度谱。所提出波长解调系统具有结构简单、成本低、设计灵活、解调速度快等优点,其有望在超快动态现象监测、地震监测和高分辨率传感领域得到广泛应用。5.提出并搭建了基于致密阵列宽带锯齿（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统。使用菲涅尔衍射分析方法推导了有限反射虚像相位阵列（FRVIA）的谱色散公式,并仿真了FRVIA的色散谱和基于FRIVA的JAWS滤波器的光谱。实验制作了基于FRVIA的JAWS滤波器,测量的JAWS滤波器的光谱与仿真结果基本一致。使用搭建的JAWS滤波器实现了对三路FBGs信号的实时动态解调,监测到了铁管振幅的实时动态变化,并计算了应变波在铁管中的传播速度。推导了采集到的电压数据和铁管振幅之间的映射关系。所提出的波长解调系统可实现对变化频率小于等于200 k Hz的FBG环境参量信号的探测与解调,它具有解调速度快、抗电磁干扰、使用灵活、成本低等优点,其有望在分子动力学传感和航空航天诊断等超快动态现象监测、高速通信、超快超高分辨率传感、结构健康监测、医疗等领域得到广泛应用。
石彤[2]（2021）在《快速可调谐激光光源的多点采样光纤光栅解调》文中进行了进一步梳理传感技术是指从自然信源的信号中提取所需的信息,进行识别、分析、处理的一种信息科学技术。传感系统通常由信号源,敏感元件,信号接收器和信号处理单元组成。其中,敏感元件采用光纤布拉格光栅（FBG）,传感信号为光信号的传感系统被称为FBG传感系统。FBG由于具有体积小精度高、耐高温耐腐蚀、无源性抗电磁干扰、传输距离远、便于复用和分布式应用等优点,在传感领域有着广泛的应用。可调谐激光光源光纤光栅解调技术是FBG传感系统信号解调技术的一种。本文基于调制光栅Y分支（MG-Y）可调谐激光光源设计了一种快速可调谐激光光源多点采样光纤光栅解调技术方案。主要内容包括:分析了MG-Y激光器的光源特性和技术参数,分析了光纤布拉格光栅的传感原理,通过改进基于MG-Y激光器的法布里珀罗（F-P）传感系统,构建了可调谐激光光源FBG传感系统;对模式耦合理论、FBG双波长解调算法、FBG Buneman频率估计解调算法,进行了理论分析和应用分析;提出了一种快速可调谐激光光源光多点采样光纤光栅解调算法,并利用Labview软件编写了相关的模拟振动程序,模拟解调程序、振动实验解调程序和加速度实验解调程序;基于使用光谱仪解调的Buneman频率估计解调算法,编写了一种适用于可调谐激光器解调法的解调程序作为解调结果的对比;分析了快速可调谐激光光源FBG解调,数据采集延时影响解调精度的问题和采样值跳变影响解调结果的问题,并针对这两种问题提出了一种补偿算法消除这些负面影响;提出了一种振动传感方案,一种加速度传感方案和其配套的标定方案,通过实验进行了验证;最后通过仿真和实验证实了该解调算法的理论分析结果,对两种算法进行了对比,并对本文提出的这种算法的未来发展进行了展望。通过改进算法,本文实现了快速可调谐激光光源FBG传感系统的较大范围、稳定、高速、高精度、自适应的多点采样解调。模块化和子程序化的设计使得补偿算法和整个解调程序具备进一步拓展功能的可能和良好的发展前景。单独运行解调模块的解调速度峰值能达到40k Hz以上,延时补偿后中心波长误差控制在1pm以内,具备自适应选取采样值计算的功能,能够完成中心波长偏移范围1nm的解调,并具备更大范围解调改进的空间,同时解决了采样值延时和突变带来的中心波长畸形和跳变的问题。
刘文杰[3]（2021）在《地下水温压双检光纤传感器解调系统的研究》文中指出光纤传感器具有体积小、重量轻、抗干扰、抗腐蚀的优点,广泛应用于地质勘探、石油开采和矿山监测等领域,实现对温度、压力、振动等参数感知。但光纤传感器的解调设备存在价格昂贵、占用空间大、解调精度不高、稳定性不佳等问题。本文针对地质勘探钻孔水温、水压双检光纤传感器解调性能不高、稳定度弱的问题,研究并实现了一种基于可调谐激光器的解调方法,提高光纤解调系统的解调性能。解调电路包括电源、光源驱动、光电转换及采集、控制和通信等模块。通过对两种不同的电流控制电路的仿真和对比,选择电压转换成恒流的方式来驱动光源,并验证电流输出的稳定性;结合激光器内部半导体制冷器,设计温度控制电路,保证激光器能够在合适的温度下稳定工作。针对光电转换模块,设计二极管采用光伏模式工作,降低转换过程中暗电流的影响。解调过程包括激光器波长的标定、解调算法和上位机的设计,其中激光器的标定用于实现电流和波长的对应,通过D/A芯片输出电流,驱动激光器发出相应的光波。解调算法使用功率加权法,先通过A/D芯片采集到原始数据,并采用累加平均法对数据进行降噪处理,降低对波峰的干扰,再设定阈值提升寻峰准确性并减少运算量,将采样点的功率作为加权系数与对应波长相乘后累加,再取平均值,最终确定峰值的位置。上位机的设计采用C#语言,将解调的数据结果进行显示,并可完成阈值的设定等操作。通过对传感器的温度和压力进行标定测试,验证解调系统的性能。测试结果表明,本文实现光纤解调系统的解调范围为40nm,解调精度在±3pm,解调时间为1s,性能较稳定,在30～70℃的温度范围内解调的波长波动为2pm,在0～5MPa的压力范围内解调的波长波动为2pm,参量和波长之间的线性度较高,可以满足对温度和压力两个参数的实时检测和长期解调,能够应用在对地下水温度和压力的监测中。图87表10参69
夏旭承[4]（2021）在《高速多通道光纤光栅传感解调关键技术研究》文中指出物联网技术作为推动人类社会迈向智慧型社会的重要力量,得到了充足的发展,其中尤以作为物联网感知重要手段的传感器为甚,其发展日新月异。光纤光栅传感器是一种新型传感器,具有无源,电绝缘及强抗电磁特性,突破了传统电子类传感器的应用场景限制,给物联网的发展带来更多的可能。但在航空航天、工业测量等高速动态领域,一要实现高频传感信息的高速解调,二要实现物理量的多点监测。传统的光纤光栅解调仪器由于解调频率的局限性,在动态测量领域未能充分发挥光纤光栅传感器的优点,而大多数能高速解调的系统往往价格昂贵且对环境变化敏感,无法满足监测需求。针对以上情况,本文开展了高速多通道传感解调技术的研究,实现了传感解调系统,对于进一步促进光纤传感在高频领域的应用具有重要的意义。本文的主要研究内容如下:1.从总体上设计了高速多通道光纤光栅传感解调系统,将本系统分为下位机硬件系统和上位机软件,实现了两者之间的通信与数据传输,并对光学器件进行选型。然后围绕高速和多通道两个方面,研究了传感解调系统的关键技术,提出了基于质心算法改进的寻峰算法,再通过温度补偿消除波长漂移并实现了多通道采集,最后优化了波长数据持久化的性能。2.设计并完成了光纤光栅解调系统的上位机软件。根据软件开发流程,上位机软件的开发分为了需求分析、方案设计、详细实现、系统测试四个阶段。该软件实现了传感解调系统的初始化、波长解调、波长信息显示、波长数据持久化等方面功能。3.光纤光栅解调系统的性能测试。通过温度控制实验分析了解调系统的波长精度为±2pm,波长稳定性为±1pm,解调波长线性度可达0.99994。通过振动实验验证了解调系统的动态解调能力且测出解调频率最大可达10kHz。
张帅兵[5]（2021）在《光纤光栅温度应变解调仪研究》文中提出温度和应变是反映工程结构受力和健康状态的重要参数,也是对关键基础设施进行灾变预警和科学管理的重要检测内容。在实际工程应用中,许多待测参数能够转换成温度和应变量进行检测。光纤布拉格光栅检测技术是一种较为新颖的检测技术,该技术检测原理是利用光纤光栅的中心波长对温度和应变敏感的特性,将其所处环境下的温度与应变转换为波长量。此外,光纤布拉格光栅具有检测寿命长、检测精度高、不受电磁干扰、抗腐蚀性强、可组检测网络等优点,将光纤光栅作为温度和应变检测传感器逐渐普及,解调设备的需求也随之增加。目前,市面上现有的解调仪,存在价格昂贵和部分性能指标不能满足高精度检测需求的问题。因此研制一款低成本、方便携带、低功耗、高解调精度、配备有适用于现场应用软件的光纤光栅解调仪具有重要意义。本文基于光纤光栅传感技术理论对已有解调方案进行分析、对比,选取了基于扫描激光器的光纤光栅解调方案,搭建了实验平台并完成了多通道解调的工程样机研制。本文主要工作在以下几个方面:（1）基于耦合模式理论,本文研究了光纤光栅的基本原理,主要包括:光纤光栅的光敏性、光学特性、传感特性,温度传感特性和应变传感特性;研究了目前应用较多的解调方案,包括:光谱仪检测法、边缘滤波检测法、匹配光栅检测法、扫描激光器检测法和可调谐F-P滤波器法,对比几种解调方案,分析了各个方案的优势和不足。（2）根据多种解调方案的分析和对比,本文选择了基于扫描激光器的解调方案,研究了基于扫描激光器解调方案的系统组成和本方案所需器件,选取合适的光电二极管,设计放大滤波电路,对多种拟合算法进行分析,分别应用了:一般多项式拟合算法、高斯拟合算法、三次样条插值算法、Voigt拟合算法和滑动平均拟合算法,选取最适合本方案的滑动平均拟合算法。对拟合后的数据进行三步定位寻峰,计算出中心波长。（3）基于微软基础类库编写了光纤光栅温度、应变解调仪上位机软件,该软件主要包括以下功能:对扫描激光器和数据采集卡等设备的设置,对温度、应变通道和光栅的控制,解调结果的展示窗口,和历史查询功能。将实验方案集成并制作了样机。（4）分析了本样机的性能指标,介绍了实验所使用装置。为了验证本解调仪的各项性能指标,设计了一系列温度、应变测试实验,分别对波长解调精度、系统解调线性、重复性、系统解调动态范围、系统解调容量等性能指标。实验结果表明,该样机的波长解调精度为±1pm、波长解调稳定性为±1pm、波长解调分辨率为1pm、系统解调速度为1Hz。此外,本文还对其他基于光纤光栅结构的传感器:位移传感器、土压计传感器和渗压计进行测试,其测试结果表现良好。
董天浩[6]（2021）在《激光显示新型光源的研究》文中指出激光显示作为继黑白显示、彩色显示和数字显示的第四代显示技术,它以红、绿和蓝激光作为显示光源,在色彩表现力、寿命、亮度、超高清显示、超大屏幕显示和节能环保等方面具有极大的优势,其应用范围广泛,市场规模巨大。目前国内的激光显示研究水平与国外不相上下,而且已经走在了激光显示产业化的前端,初具市场规模,其有望实现显示领域的“弯道超车”,成为我国显示领域的核心竞争力之一。但是在其发展过程中还是存在一些问题,目前主要有两个“卡脖子”的隐患,不能实现自主可控:1、激光显示芯片,目前主要受美国德州仪器公司和日本索尼等公司垄断。2、半导体激光器显示光源,目前主要依赖于日本三菱、日亚等公司。于是针对第二种的安全隐患,结合实验室研究条件,将激光显示新型光源作为本论文的主要研究内容,探索利用光纤激光器作为激光显示光源的可行性。希望早日实现激光显示光源“自给自足”的理想。本文的主要研究工作与成果:1.针对激光显示光源色光合成和散斑抑制的需要,重点研究了类噪声方波脉冲光纤激光器。在结构紧凑的线性腔中,利用偏振分束器（PBS）,实现非线性偏振旋转（NPR）锁模。获得了脉冲宽度可调的类噪声方波脉冲,其脉冲宽度可以在2.92 ns到12.06 ns范围内调谐,而保持振幅不变。其平均功率最大达到75.4 mW（最大泵浦功率:338.5 mW）,最大脉冲能量20.87 nJ,斜率效率23.69%。此外,进一步探索了不同色散条件下的类噪声方波脉冲的特性。在激光腔内引入啁啾布拉格光纤光栅（CFBG）进行色散管理,分别在正常色散区和反常色散区中获得了两种不同形状的类噪声方波脉冲。脉冲宽度大约都可以从1 ns扩大到5.5 ns左右。类噪声方波脉冲在正常色散区,脉冲顶部较为平坦,最大脉冲能量略高,达到40.17 nJ。而在反常色散状态下,该激光器的斜率效率更高,约为20.5%。同时因为PBS也作为激光输出端,因此该激光器为线偏振输出,其偏振度（DOP）达到98%以上。而且在实验过程中,通过调节偏振控制器（PC）,还得到了振幅可调的类噪声方波脉冲。2.为了进一步发挥激光显示大色域的优势,需要建立多基色激光显示新体制,这就需要开发不同波长的激光显示光源。在光纤激光器中,通过拉曼散射效应,可以扩大激光显示光源波长的选择范围。我们以锁模脉冲光纤激光器为研究基础,搭建了一个低阈值的级联拉曼光纤激光器,其中心波长位于1.0 μm波段,在260.5 mW的低阈值泵浦条件下,获得了三阶斯托克斯波。该级联拉曼锁模光纤激光器的波长范围达到220 nm,输出脉冲为类噪声拉曼脉冲,最大输出平均功率为119.3 mW（最大泵浦功率:316 mW）,脉冲能量为63.97 nJ,斜率效率高达41.7%。为了获得不同的波长的激光,我们对比了两种滤波方式的滤波效果,其中心波长分别为1030 nm和1080 nm。3.为了抑制激光显示中的散斑,可以通过破坏光源的相干性来实现,可以通过采用多波长激光光源的方案来破坏其相关性。利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）作为锁模元件,引入保偏光纤布拉格光栅（PM-FBG）作为波长切换元件。在1061 nm和1064 nm处实现了四种可切换单波长和两种可切换双波长锁模脉冲输出。并且通过温度控制,实现了单波长和双波长可调谐的效果。4.为了将上述获得的光纤激光器应用到激光显示光源,需要通过放大,再通过非线性频率转换得到可见光光源。于是我们基于主控振荡器的功率放大器（MOPA）结构,实验搭建了 1.0 μm波段的光纤放大器,并对其进行倍频,获得了所需绿光光源。本文的创新点:1.首次在线性腔中利用PBS实现了 NPR锁模,并获得了脉冲宽度和高度可调的类噪声方波脉冲,而且通过色散管理在同一激光腔中,在正常色散和反常色散区分别获得类噪声方波脉冲输出。类噪声方波脉冲应用在激光显示中,既便于色光合成又可以降低散斑噪声。2.在低泵浦阈值条件下的锁模光纤激光器中,通过拉曼散射效应,在1.0μm波段,获得了波长范围220nm的多阶级联斯托克斯波激光输出。并通过合适的滤波方法,获得了不同波长的光源,通过非线性频率转换可以满足三基色甚至多基色激光显示的需求,可以最大程度发挥激光显示大色域的优势。3.通过两个PM-FBGs级联,作为波长切换元件。在1061 nm和1064 nm波长处实现了四种可切换单波长和两种可切换双波长锁模脉冲输出。并且通过温度控制,实现了单波长和双波长可调谐的效果。多波长激光光源可以降低激光显示光源的相干性,从而降低激光显示的散斑对比度。
张鲁娜[7]（2021）在《基于多通道光纤光栅滤波器的2μm波段光纤激光技术研究》文中提出2μm波段多通道光纤光栅因其出色的滤波特性和优异的兼容性而成为多波长掺铥光纤激光器中滤波器件的绝佳选择。基于多通道光纤光栅滤波器的掺铥光纤激光器具有体积小、光束质量高、抗干扰能力强、与普通光纤兼容性好等诸多优点,其工作波长为人眼安全的2μm波段,该波段中存在高透过率大气窗口和多种气体强吸收峰,因此在光通信、激光医疗、光纤传感及激光加工等领域具有广阔的应用前景。本文结合所参与的国家自然科学基金项目,围绕2μm波段多通道光纤光栅滤波器、多波长可切换及窄线宽掺铥光纤激光器关键技术开展了详实的理论和实验研究,取得的主要创新性成果如下:1.提出一种基于相移啁啾光纤光栅的多通道窄带滤波器,利用传输矩阵法对其传输特性进行了仿真分析,讨论了相移位置、相移量、光栅长度、啁啾系数和折射率调制深度等光栅参数对相移峰的波长、透射率和带宽等传输特性的影响。仿真得到的单相移点、双相移点和三相移点啁啾光纤光栅的相移峰带宽分别为0.0270nm、0.0172nm和0.0112nm。根据仿真结果实验制作了单相移点和双相移点啁啾光纤光栅,其相移峰带宽分别为0.09nm和0.05nm。2.提出一种基于相移取样光纤光栅的多通道窄带滤波器,利用传输矩阵法对其传输特性进行了仿真分析,讨论了相移位置、相移量、光栅长度、占空比、取样数和折射率调制深度等光栅参数对光栅传输特性的影响。仿真得到相移取样光纤光栅0级相移峰带宽为0.0220nm。根据仿真结果对滤波器进行了制作,实验得到相移取样光纤光栅0级相移峰带宽小于0.09nm。3.提出一种基于取样光纤光栅的波长可调线形腔掺铥光纤激光器,通过对一个取样光纤光栅施加水平应力实现输出激光波长的调谐,利用两个多通道光纤光栅所产生的游标效应扩展波长调谐范围。最终实现输出波长14.44nm范围可调,各波长光信噪比均大于45d B,50min内功率和波长抖动分别小于0.460d B和0.03nm,斜率效率为8.62%。4.提出一种基于保偏取样光纤光栅的可切换多波长环形腔掺铥光纤激光器,利用四波混频效应抑制掺铥光纤内的增益竞争,通过调节腔内偏振态进行波长切换,最终分别得到两组不同正交偏振方向上的6波长激光输出和一组10波长激光输出,各波长光信噪比均大于30d B,50min内各输出模式下激光运转稳定。5.提出一种基于保偏取样光纤光栅的可切换窄线宽复合腔掺铥光纤激光器,利用偏振烧孔效应进行波长切换和抑制增益竞争,实现了6个单波长单纵模激光和9组双波长激光输出间的可切换运行。30min内单波长单纵模激光的功率和波长抖动分别小于0.709d B和0.02nm,30min内双波长激光的功率和波长抖动分别小于0.946d B和0.03nm,各波长光信噪比均大于54d B。利用搭建的非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测量系统对单纵模激光的频率噪声及线宽进行了测量,且当测量时间为0.005s时,6个波长的激光线宽分别为1.08k Hz、0.64k Hz、0.60k Hz、0.76k Hz、0.97k Hz和0.60k Hz。6.提出一种基于取样光纤光栅的可切换窄线宽复合腔掺铥光纤激光器,利用非线性偏振旋转效应进行波长切换和抑制增益竞争,实现了3个单波长单纵模激光和3组双波长激光输出间的可切换运行。50min内单波长单纵模激光的功率和波长抖动分别小于±0.404d B和±0.01nm,20min内双波长激光的功率和波长抖动分别小于±0.926d B和±0.03nm,各波长光信噪比均大于49d B。对单纵模激光的频率噪声及线宽进行了测量,当测量时间为0.005s时,3个波长的激光线宽分别为0.26k Hz、1.19k Hz和0.71k Hz。
刘杰[8]（2020）在《光纤布拉格光栅高温传感与解调技术研究》文中研究说明光纤布拉格光栅温度传感器相较于传统热电阻式温度传感器具有抗干扰、响应快等优点,可在各种严苛环境下实现温度测量,并且具有较高的测量精度。对于光纤布拉格光栅温度传感器的应用而言,关键点在于如何准确地从传感器返回的光谱信息中解调出波长的漂移量,以及在高温环境下传感器的耐用性。本文通过对使用飞秒激光刻制的聚酰亚胺涂层的纯石英光纤布拉格光栅进行保护性封装,并且基于分光解调原理,设计并实现了用于高温测量的解调系统以及传感器,主要进行了以下研究工作:首先,从光纤布拉格光栅传输及传感原理出发,推导了反射光谱信号随温度变化的关系式。对比分析了目前主要的几种解调方法,并且确定采用基于分光法的集成线阵InGaAs探测阵列的光谱解调法。然后,设计并建立了光纤布拉格光栅温度传感解调系统,包括系统结构设计、器件选型、电路设计和软件设计四部分。主要采用ASE光源和小型数字化光谱仪的器件搭配,而电路设计部分根据反射光谱信号的特征及性能要求,采用A/D模块对于光谱信号进行数字转换,通过FPGA控制电路进行数据信号处理,实现传感信号的解调,并相应完成各个模块的软件开发与调试。最后,通过使用不锈钢毛细管对传感器进行封装并完成标定测试,搭建实验平台,验证硬件电路系统和软件算法的可行性,完成传感器反射光谱信号的峰值确定,进而实现温度解调。通过实验可得传感器温度灵敏度为14.45pm/℃,可以在800℃环境下稳定工作,其最大耐温值可以达到1000℃左右,解调系统波长灵敏度为5pm,解调速率17KHz,温度分辨率小于1℃,温度测量最大测量误差为0.071%,具有较小的测量误差和较高的测量稳定性,实现预期目标。
任浩[9]（2020）在《可调谐窄线宽掺铒光纤环形激光器的研究》文中研究说明可调谐光纤激光器因相干性好,线宽窄,功率高,波长调谐范围灵活,并与光通信系统天然兼容性强的优异特性,已经成为当代光通信网络中不可或缺的重要激光光源模块和核心部件。目前针对不同新型结构和波段的可调谐单频光纤激光器是国内外研究热点之一。窄线宽可调谐单频光纤激光器的研究重点主要集中在设计新型可调谐机制和压缩线宽等方面,通常采用新型滤波结构、可饱和吸收体、新型腔体结构、超窄带滤波器以及光纤非线性效应等多种技术实现波长可连续调谐和波长可切换的功能。本文针对可调谐窄线宽单频光纤激光器的实现方法进行研究,主要内容包括:第一,对窄线宽单频光纤激光器以及可调谐光纤激光器的实现方法进行分析和论述,并讨论了一种新型的腔体结构,即在环形光纤激光器腔内使用萨格拉克光纤环形镜中结合一段未泵浦的掺铒光纤,因其具有窄带滤波特性而能实现单频振荡输出。然后,使用另一段未泵浦的掺铒光纤作为饱和吸收体以抑制模式跳变,从而稳定激光的输出。第二,对各类光纤光栅的传输特性进行系统分析和Matlab仿真,研究光纤光栅的自身参数对传输特性的影响,为本文相移光纤光栅和均匀光纤光栅的选型做了参数优化的准备。第三,研究了基于未泵浦掺铒光纤萨格拉克全光纤滤波器,并对其滤波特性进行了讨论。根据数值模拟结果,当耦合器的臂长差与掺铒光纤长度相差为厘米量级时,滤波特性与均匀光纤光栅相似,掺铒光纤萨格拉克全光纤滤波器表现出非常窄的透射带宽;当臂长差与掺铒光纤长度有相同数量级时,透射谱包络发生分裂,出现多个透射窗口,透射窗口的个数仅与耦合器的臂长差有关。上述两种情形的透射带宽均小于6.42 MHz。第四,讨论了基于温度调谐的均匀光纤光栅滤波器,计算结果表明,当温度的变化范围不超过100℃的低温段时,在约为0.754nm的波长调谐范围内,中心波长与温度的变化量呈现较好的线性关系。随后,对可调谐滤波器进行增敏的模型和结构讨论,经数值模拟得到,在约为2.7 nm的调谐范围内,滤波器的温度灵敏度提高了 3.58倍。第五,讨论了基于未泵浦掺铒光纤萨格拉克全光纤滤波器与温度调谐均匀光纤光栅结合的可调谐窄线宽光纤激光器,通过仿真计算说明该结构可以实现单纵模振荡,并可获得0.754 nm范围的波长可调谐输出。
王有朋[10]（2020）在《用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究》文中指出本文通过光纤光栅传感技术,为实现智能电网系统的在线监测需求进行了光纤光栅解调系统的设计,研发了应用于智能电网温度监测的解调系统,该解调系统具有精度高、体积小、便于安装的优点,并采用混合复用技术增加了解调系统的复用能力,通过实际的测量实验验证了本文设计的解调系统的合理性。在决定选择光纤光栅传感技术来实现智能电网系统的在线监测后,对光纤光栅传感器的传感原理、光纤光栅的温度及应力特性进行了详细的介绍,并对比了现阶段常用的解调方法的优缺点,最终选择了可调谐F-P滤波法作为本文的解调方法,为了提高系统的复用能力选择了混合复用技术来组建分布式传感网络,为解调系统的设计提供了理论依据。通过参考其他解调系统的设计方案制定了本文解调系统的组成模块,由智能电网测温的实际需要制定了本解调系统的性能指标,分析了解调系统所用器件的优缺点,根据系统指标对器件选型并进行了合理优化,通过Labview软件开发平台完成解调系统在线监测界面的设计及相关指令的运行,实现了测温系统在线监测的需要。解调精度是评判解调系统性能的重要指标,为提高系统的解调精度,本文优化了传统的小波阈值去噪算法,并对解调系统内部可能存在噪声的种类及其产生原因进行了分析,本文去噪算法的实现是在软、硬阈值函数的基础上,构建了一个新的阈值函数,利用Matlab对不同信号进行去噪仿真以验证其可靠性,最后对含噪光信号进行去噪,均提高了不同含噪信号的信噪比。为验证解调系统的实际测温情况,通过升温、降温实验得到了该解调系统温度-波长的对应关系,在实验中给出本解调系统的实测性能指标,实现了测温系统的在线监测,实验表明本文设计的解调系统能够适应实际工程的监测要求。
二、Tunable Fiber Gratings and Their Applications（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Tunable Fiber Gratings and Their Applications（论文提纲范文）
（1）光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 1.绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器概述 |
| 1.2.1 基于高双折射光纤环镜的光纤传感器 |
| 1.2.2 光纤光栅传感器 |
| 1.3 游标效应概述 |
| 1.4 光纤光栅波长解调技术 |
| 1.5 虚像相位阵列 |
| 1.6 本论文结构安排 |
| 2.HIBI-FLM及有限反射虚像相位阵列相关理论分析 |
| 2.1 基于干涉效应的HIBI-FLM的理论分析 |
| 2.1.1 HiBi-FLM的传输理论 |
| 2.1.2 基于一段HBF的HiBi-FLM的传输特性 |
| 2.1.3 基于两段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.1.4 包含三段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.2 基于游标效应的光传感器结构理论分析 |
| 2.2.1 游标效应的工作原理 |
| 2.2.2 级联式游标效应 |
| 2.2.3 游标谱谱移的确定方法 |
| 2.2.4 并联式游标效应 |
| 2.3 基于FRVIA的致密阵列宽带锯齿滤波器 |
| 2.4 小结 |
| 3.基于HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1 基于三段HBF的HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1.1 温度和应力双参量传感原理 |
| 3.1.2 温度和应力双参量传感实验 |
| 3.2 基于HIBI-FLM结合FBG的温度和应变双参量传感器 |
| 3.2.1 基于HiBi-FLM结合FBG的温度-应变双参量传感器结构 |
| 3.2.2 温度和应变传感特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.基于游标效应的高灵敏度HIBI-FLM温度传感器 |
| 4.1 基于级联干涉仪的高灵敏度温度传感器 |
| 4.1.1 级联HiBi-FLMs实现测量灵敏度放大的原理 |
| 4.1.2 温度传感特性 |
| 4.2 级联HIBI-FLMS传感器性能的进一步提升 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.4 本章总结 |
| 5.基于交叉HIBI-FLMS的FBG波长高速解调系统 |
| 5.1 边缘滤波器的波长解调原理 |
| 5.2 解调系统工作原理 |
| 5.3 解调原理及实验 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 小结 |
| 6.基于JAWS滤波器的FBG波长解调系统 |
| 6.1 基于低损致密阵列宽带锯齿滤波器的FBG波长高速解调系统 |
| 6.2 基于FRVIA的JAWS滤波器 |
| 6.3 基于JAWS滤波器的波长解调系统及解调实验 |
| 6.4 对所提出波长解调系统的分析 |
| 6.5 小结 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 本论文工作总结 |
| 7.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）快速可调谐激光光源的多点采样光纤光栅解调（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和目的 |
| 1.2 光纤光栅传感 |
| 1.2.1 光纤光栅传感技术 |
| 1.2.2 光纤光栅解调技术 |
| 1.3 光纤光栅解调技术国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.3.1 光纤光栅解调技术国内外研究现状 |
| 1.3.2 可调谐激光器光纤光栅解调发展趋势 |
| 1.4 本课题的研究意义 |
| 1.5 主要研究内容和创新点 |
| 2 多点采样FBG解调技术理论基础 |
| 2.1 可调谐激光器光纤光栅解调技术原理 |
| 2.2 光纤光栅傅里叶模式耦合理论 |
| 2.2.1 模式耦合理论 |
| 2.2.2 利用耦合模方程求解光纤光栅反射谱 |
| 2.2.3 基于耦合模理论的传输矩阵法 |
| 2.3 光纤光栅双波长解调算法 |
| 2.3.1 双波长解调原理 |
| 2.3.2 基于双波长的多点解调算法 |
| 2.4 基于Buneman频率估计的FBG解调算法 |
| 2.4.1 Buneman频率估计式 |
| 2.4.2 基于Buneman的 FBG解调算法及其改进 |
| 2.5 可调谐激光器解调系统存在的问题 |
| 2.5.1 时延问题及其可能存在的影响 |
| 2.5.2 采样值跳变问题及其能存在的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 快速可调谐激光光源多点采样光纤光栅解调算法设计 |
| 3.1 解调程序开发流程和思路 |
| 3.1.1 解调软件开发工具 |
| 3.1.2 解调软件设计思路 |
| 3.2 多点采样光纤光栅解调算法设计 |
| 3.2.1 算法总体框架 |
| 3.2.2 数据采集 |
| 3.2.3 核心算法 |
| 3.2.4 前面板设计 |
| 3.3 可调谐激光器解调技术问题的解决方案 |
| 3.3.1 延时问题解决 |
| 3.3.2 突变问题解决 |
| 3.4 对解调算法进一步改进的展望 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 仿真系统集成与结果分析 |
| 4.1 仿真系统主要模块设计思路 |
| 4.1.1 光纤光栅反射谱模拟程序模块 |
| 4.1.2 对振动和数据采集相互关系的模拟 |
| 4.1.3 中心波长及其误差的存储显示对比 |
| 4.2 仿真系统集成 |
| 4.2.1 系统集成 |
| 4.2.2 解调速率 |
| 4.3 仿真结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实验系统搭建与结果分析 |
| 5.1 可调谐激光器解调实验系统构成 |
| 5.1.1 硬件系统 |
| 5.1.2 软件系统 |
| 5.2 振动信号校正测量实验 |
| 5.2.1 振动实验传感器搭建 |
| 5.2.2 实验结果与分析 |
| 5.3 加速度测量实验 |
| 5.3.1 加速度实验传感器搭建 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）地下水温压双检光纤传感器解调系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅感知的现状 |
| 1.2.2 光纤光栅解调的现状 |
| 1.3 主要工作及章节安排 |
| 2 光纤光栅传感原理及解调方法 |
| 2.1 光纤光栅传感原理 |
| 2.2 光纤光栅传感特性 |
| 2.2.1 布拉格光栅的温感特性 |
| 2.2.2 布拉格光栅的压感特性 |
| 2.2.3 温度-压力交叉敏感特性 |
| 2.3 光纤光栅解调方法及原理 |
| 2.3.1 解调方法 |
| 2.3.2 解调原理 |
| 2.4 解调算法 |
| 2.5 小结 |
| 3 解调系统硬件设计 |
| 3.1 整体设计 |
| 3.2 光路部分 |
| 3.2.1 可调谐激光光源 |
| 3.2.2 光纤光缆 |
| 3.2.3 光纤耦合器 |
| 3.2.4 光纤光栅传感器 |
| 3.3 电路部分 |
| 3.3.1 电源模块 |
| 3.3.2 光源驱动模块 |
| 3.3.3 光电转换模块 |
| 3.3.4 采集模块 |
| 3.3.5 控制和处理模块 |
| 3.3.6 通信模块 |
| 3.4 小结 |
| 4 解调系统软件设计 |
| 4.1 整体设计 |
| 4.2 激光器的波长标定 |
| 4.3 解调算法的实现 |
| 4.3.1 信号的获取 |
| 4.3.2 信号的滤波 |
| 4.3.3 寻峰的实现 |
| 4.3.4 数据的交互 |
| 4.4 上位机设计 |
| 4.5 小结 |
| 5 解调系统性能测试 |
| 5.1 温度标定测试 |
| 5.2 压力标定测试 |
| 5.3 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
（4）高速多通道光纤光栅传感解调关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 光纤光栅传感与解调技术概述 |
| 1.2.1 光纤光栅传感技术 |
| 1.2.2 光纤光栅传感解调技术 |
| 1.3 国内外光纤光栅传感与解调技术发展现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容和章节结构 |
| 第二章 光纤光栅传感与解调技术研究 |
| 2.1 光纤光栅传感技术原理 |
| 2.2 光纤光栅在大容量上的复用技术 |
| 2.3 光纤光栅传感解调技术原理 |
| 2.3.1 光谱仪检测法 |
| 2.3.2 滤波器解调法 |
| 2.3.3 干涉仪解调法 |
| 2.3.4 可调谐光源解调法 |
| 2.3.5 衍射光栅解调法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高速多通道光纤光栅传感解调系统及关键技术研究 |
| 3.1 光纤光栅传感解调系统总体设计 |
| 3.1.1 下位机硬件系统设计 |
| 3.1.2 上位机软件设计 |
| 3.1.3 光学器件选型 |
| 3.2 光纤光栅传感解调系统硬件与软件的信息交互及数据传输设计 |
| 3.2.1 串行通信模块 |
| 3.2.2 USB数据传输模块 |
| 3.3 高速多通道光纤光栅传感解调系统的关键技术研究 |
| 3.3.1 寻峰算法研究 |
| 3.3.2 波长漂移补偿方案设计 |
| 3.3.3 光开关多路通道采集方案 |
| 3.3.4 波长数据持久化性能优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 传感解调系统上位机软件的研究与设计 |
| 4.1 Ibsen解调仪上位机软件的需求分析 |
| 4.1.1 功能设计要求 |
| 4.1.2 功能适用性要求 |
| 4.1.3 杂波的滤除要求 |
| 4.1.4 数据持久化要求 |
| 4.1.5 错误与处理要求 |
| 4.2 Ibsen解调仪上位机软件的方案设计 |
| 4.2.1 软件运行的平台配置概述 |
| 4.2.2 软件流程设计 |
| 4.2.3 软件结构设计 |
| 4.2.4 数据持久化设计 |
| 4.2.5 错误与处理设计 |
| 4.3 lbsen解调仪上位机软件的详细实现 |
| 4.3.1 人机交互界面实现 |
| 4.3.2 软件后台实现 |
| 4.3.3 数据持久化实现 |
| 4.3.4 杂波滤除的实现 |
| 4.4 Ibsen解调仪上位机软件的系统测试 |
| 4.4.1 功能测试 |
| 4.4.2 稳定性和兼容性测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高速多通道光纤光栅传感解调系统的性能测试 |
| 5.1 波长解调性能测试 |
| 5.1.1 波长解调精度 |
| 5.1.2 波长解调稳定性 |
| 5.1.3 波长解调线性度 |
| 5.2 波长解调频率测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）光纤光栅温度应变解调仪研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 光纤光栅及应用研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅工程应用现状研究 |
| 1.2.3 光纤光栅解调仪分析 |
| 1.3 课题主要研究内容及论文安排 |
| 第2章 光纤光栅传感技术研究 |
| 2.1 光纤光栅基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅的光敏性 |
| 2.1.2 光纤光栅的光学特性 |
| 2.1.3 光纤光栅传感模型 |
| 2.1.4 光纤光栅温度传感特性 |
| 2.1.5 光纤光栅应变传感特性 |
| 2.2 光纤光栅解调方案 |
| 2.2.1 光谱仪检测法 |
| 2.2.2 边缘滤波检测法 |
| 2.2.3 匹配光栅检测法 |
| 2.2.4 扫描激光器检测法 |
| 2.2.5 可调谐F-P滤波器检测法 |
| 2.2.6 光纤光栅解调方法对比 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 光纤光栅传感解调系统研究 |
| 3.1 光纤光栅解调系统设计 |
| 3.1.1 光纤光栅解调系统组成 |
| 3.1.2 光纤光栅解调方案设计 |
| 3.1.3 传感解调系统器件分析 |
| 3.2 光电探测器设计 |
| 3.2.1 光电二极管 |
| 3.2.2 供电模块设计 |
| 3.2.3 光电流放大与滤波设计 |
| 3.3 光纤光栅波长解调算法 |
| 3.3.1 系统拟合算法分析 |
| 3.3.2 系统寻峰算法分析 |
| 3.3.3 系统解调算法设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光纤光栅解调系统上位机软件设计 |
| 4.1 系统参数设置功能设计 |
| 4.1.1 设备检测与设置 |
| 4.1.2 扫描激光器参数设置 |
| 4.1.3 传感器参数设置 |
| 4.2 系统参数显示功能设计 |
| 4.2.1 系统解调波长显示 |
| 4.2.2 解调结果显示 |
| 4.3 历史查询设计 |
| 4.3.1 历史查询设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 解调系统实验测试及结果分析 |
| 5.1 系统测试方案分析 |
| 5.1.1 系统性能指标分析 |
| 5.1.2 系统测试实验装置介绍 |
| 5.2 系统解调性能测试 |
| 5.2.1 系统波长解调精度测试 |
| 5.2.2 系统解调线性与重复性测试 |
| 5.3 基于光纤光栅结构的传感器测试 |
| 5.3.1 位移传感器测试 |
| 5.3.2 土压计传感器测试 |
| 5.3.3 光纤光栅渗压计测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）激光显示新型光源的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 显示技术的发展 |
| 1.1.1 典型的显示技术简介 |
| 1.2 激光显示技术 |
| 1.2.1 激光显示芯片 |
| 1.2.2 激光显示散斑 |
| 1.2.3 激光显示光源 |
| 1.3 光纤激光器 |
| 1.3.1 锁模的原理 |
| 1.3.2 锁模的方式 |
| 1.4 本文的主要内容与章节安排 |
| 参考文献 |
| 第2章 方波脉冲光纤激光器的研究 |
| 2.1 方波脉冲整形技术 |
| 2.2 方波脉冲光纤激光器研究现状 |
| 2.3 耗散孤子共振与类噪声方波脉冲 |
| 2.4 类噪声方波光纤激光器实验研究 |
| 2.4.1 类噪声方波光纤激光器实验装置 |
| 2.4.2 类噪声方波光纤激光器实验结果及分析 |
| 2.5 正常色散和反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验研究 |
| 2.5.1 啁啾光纤布拉格光栅 |
| 2.5.2 正常色散和反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验装置 |
| 2.5.3 反常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验结果及分析 |
| 2.5.4 正常色散条件下的类噪声方波光纤激光器实验结果及分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 拉曼脉冲光纤激光器的研究 |
| 3.1 拉曼散射的基本原理 |
| 3.2 拉曼光纤激光器研究背景 |
| 3.3 拉曼光纤激光器研究现状 |
| 3.3.1 主动锁模拉曼光纤激光器 |
| 3.3.2 被动锁模拉曼光纤激光器 |
| 3.4 拉曼光纤激光器实验研究 |
| 3.4.1 线性腔拉曼光纤激光器实验装置 |
| 3.4.2 线性腔拉曼光纤激光器的实验结果及分析 |
| 3.4.3 多脉冲拉曼光纤激光器的实验研究 |
| 3.5 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第4章 多波长脉冲光纤激光器的研究 |
| 4.1 多波长光纤激光器的研究背景 |
| 4.2 基于保偏光栅的多波长光纤激光器的研究现状 |
| 4.3 多波长光纤激光器的实验研究 |
| 4.3.1 波长可切换的多波长脉冲光纤激光器的实验研究 |
| 4.3.2 波长可调谐的多波长脉冲光纤激光器的实验研究 |
| 4.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第5章 激光放大及倍频技术的研究 |
| 5.1 脉冲放大技术 |
| 5.1.1 啁啾脉冲放大技术 |
| 5.1.2 自相似脉冲放大技术 |
| 5.2 倍频技术 |
| 5.2.1 倍频的原理 |
| 5.2.2 准相位匹配 |
| 5.3 基于MOPA结构的1.0μm波段放大器的实验研究 |
| 5.4 倍频的实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 在读期间学术成果 |
| 致谢 |
（7）基于多通道光纤光栅滤波器的2μm波段光纤激光技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 掺铥光纤激光器的研究意义及应用 |
| 1.2.1 2μm波段激光的应用 |
| 1.2.2 基于多通道滤波器的掺铥光纤激光器的研究意义 |
| 1.3 掺铥光纤激光器的研究与发展 |
| 1.3.1 多波长掺铥光纤激光器的研究与发展 |
| 1.3.2 波长可调掺铥光纤激光器的研究与发展 |
| 1.3.3 窄线宽掺铥光纤激光器的研究与发展 |
| 1.4 基于多通道滤波器的掺铥光纤激光器的关键技术 |
| 1.4.1 光纤激光器的基本结构 |
| 1.4.2 多通道窄带滤波器 |
| 1.4.3 增益竞争的抑制机制 |
| 1.4.4 线宽的压窄技术 |
| 1.4.5 线宽的测量方法 |
| 1.5 本文的结构安排 |
| 2 多通道光纤光栅滤波器的理论基础与设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 耦合模理论 |
| 2.2.1 光纤光栅的谐振条件 |
| 2.2.2 耦合模理论 |
| 2.2.3 传输矩阵 |
| 2.3 基于相移啁啾光纤光栅的窄带滤波器设计 |
| 2.3.1 相移啁啾光纤光栅原理 |
| 2.3.2 单相移点啁啾光纤光栅特性仿真分析 |
| 2.3.3 多相移点啁啾光纤光栅特性仿真分析 |
| 2.4 基于相移取样光纤光栅的窄带滤波器设计 |
| 2.4.1 相移取样光纤光栅原理 |
| 2.4.2 取样光纤光栅特性仿真分析 |
| 2.4.3 相移取样光纤光栅特性仿真分析 |
| 2.5 小结 |
| 3 多通道光纤光栅滤波器的制作 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光纤光栅的制作方法 |
| 3.2.1 光纤的光敏性和氢载 |
| 3.2.2 相位掩模法 |
| 3.3 光纤光栅的制作实验 |
| 3.3.1 光纤光栅刻写系统 |
| 3.3.2 特殊结构光纤光栅的制作 |
| 3.4 多波长窄带滤波器的制作 |
| 3.4.1 相移啁啾光纤光栅的制作 |
| 3.4.2 取样及相移取样光纤光栅的制作 |
| 3.5 小结 |
| 4 可调谐、可切换多波长掺铥光纤激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 波长调谐、多波长输出和波长切换原理 |
| 4.2.1 光纤光栅波长调谐原理 |
| 4.2.2 基于FWM效应的增益竞争抑制机制 |
| 4.2.3 基于PHB效应的波长切换机制 |
| 4.3 基于双多通道光纤光栅的波长可调掺铥光纤激光器 |
| 4.3.1 激光器原理 |
| 4.3.2 实验结果分析 |
| 4.4 基于保偏多通道光纤光栅的可切换多波长掺铥光纤激光器 |
| 4.4.1 激光器原理 |
| 4.4.2 实验结果分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 波长可切换窄线宽掺铥光纤激光器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单纵模光纤激光器实现原理 |
| 5.2.1 单纵模运行机制 |
| 5.2.2 光纤光栅结合复合腔工作原理 |
| 5.3 2μm波段线宽测量系统 |
| 5.4 基于PHB效应的可切换窄线宽掺铥光纤激光器 |
| 5.4.1 激光器原理 |
| 5.4.2 单波长输出特性 |
| 5.4.3 双波长输出特性 |
| 5.5 基于NPR效应的可切换窄线宽掺铥光纤激光器 |
| 5.5.1 NPR效应基本原理 |
| 5.5.2 激光器原理 |
| 5.5.3 单波长输出特性 |
| 5.5.4 双波长输出特性 |
| 5.6 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文主要研究内容与成果 |
| 6.2 下一步拟进行的研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）光纤布拉格光栅高温传感与解调技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外光纤布拉格光栅传感器研究现状 |
| 1.3 国内外解调方法研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 光纤布拉格光栅传感原理及解调方法 |
| 2.1 光纤布拉格光栅传感器结构及测量原理 |
| 2.1.1 光纤布拉格光栅结构及基本原理 |
| 2.1.2 光纤布拉格光栅温度传感原理 |
| 2.1.3 飞秒激光制作光纤布拉格光栅 |
| 2.2 光纤布拉格光栅传感器解调方法研究 |
| 2.2.1 非平衡马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉解调法 |
| 2.2.2 可调谐光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot)滤波法 |
| 2.2.3 光源波长可调谐扫描法 |
| 2.2.4 CCD分光仪法 |
| 2.3 光纤布拉格光栅传感器解调算法研究 |
| 2.3.1 滤波算法 |
| 2.3.2 寻峰算法 |
| 2.4 线阵InGaAs探测阵列扫描解调系统 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 光纤布拉格光栅温度传感解调系统设计 |
| 3.1 解调系统的光路结构介绍 |
| 3.1.1 宽带光源的选型 |
| 3.1.2 探测单元的选型 |
| 3.1.3 其它光学器件选型 |
| 3.2 解调系统的电路设计介绍 |
| 3.2.1 电源模块电路设计 |
| 3.2.2 FPGA控制模块电路设计 |
| 3.2.3 光谱仪探测模块电路设计 |
| 3.2.4 A/D模块电路设计 |
| 3.3 解调系统的软件设计介绍 |
| 3.3.1 探测单元驱动 |
| 3.3.2 A/D采集驱动 |
| 3.3.3 串口通信 |
| 3.4 本章小节 |
| 4 光纤布拉格光栅温度传感解调系统测试及实验研究 |
| 4.1 硬件电路系统的测试 |
| 4.2 光纤布拉格光栅高温封装以及测试 |
| 4.3 光纤布拉格光栅解调系统算法验证 |
| 4.4 光纤布拉格光栅温度传感系统实验研究 |
| 4.5 本章总结 |
| 5 结论及展望 |
| 5.1 主要工作及结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（9）可调谐窄线宽掺铒光纤环形激光器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 可调谐窄线宽光纤激光器的研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本课题的主要任务和工作 |
| 第二章 可调谐窄线宽单频光纤激光器实现的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实现单频输出的常用方法 |
| 2.2.1 横模选模法 |
| 2.2.2 纵模选模法 |
| 2.3 可调谐窄线宽光纤激光器调谐原理及常用方法 |
| 2.3.1 光纤光栅调谐技术 |
| 2.3.2 F-P干涉滤波器调谐技术 |
| 2.3.3 声光可调谐滤波器 |
| 2.3.4 马赫曾德尔可调谐滤波器 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于MATLAB的光纤光栅仿真计算 |
| 3.1 啁啾光纤光栅的模型和仿真结果 |
| 3.1.1 光纤光栅的传输矩阵法 |
| 3.1.2 啁啾光纤光栅的传输矩阵法 |
| 3.1.3 啁啾光纤光栅的传输特性分析 |
| 3.2 相移光纤光栅的模型和仿真结果 |
| 3.2.1 相移光纤光栅的传输矩阵法 |
| 3.2.2 相移光纤光栅的传输特性分析 |
| 3.3 均匀光纤布拉格光栅的模型和仿真结果 |
| 3.3.1 均匀光纤布拉格光栅的矩阵理论分析 |
| 3.3.2 光纤布拉格光栅的传输特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 可调谐窄线宽光纤激光器的研究 |
| 4.1 基于萨格拉克(Sagnac)全光纤滤波器的研究 |
| 4.1.1 Sagnac光纤环形镜的介绍 |
| 4.1.2 基于未泵浦的EDF-Sagnac全光纤滤波器的理论分析 |
| 4.1.3 基于未泵浦的EDF-Sagnac全光纤滤波器的数值仿真 |
| 4.2 可调谐滤波器的设计 |
| 4.2.1 基于温控光纤布拉格光栅可调谐滤波器的数值模拟 |
| 4.2.2 基于光纤布拉格光栅增敏的模型分析和结构设计 |
| 4.3 可调谐窄线宽光纤激光器的研究 |
| 4.3.1 可调谐光纤激光器的结构设计 |
| 4.3.2 可调谐光纤激光器单纵模实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 工作不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 相关领域国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容和结构安排 |
| 第2章 光纤光栅传感器原理及解调方法 |
| 2.1 光纤光栅传感的基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅 |
| 2.1.2 FBG的温度传感特性 |
| 2.1.3 FBG的应力传感特性 |
| 2.2 光纤光栅解调方法 |
| 2.2.1 光谱仪解调法 |
| 2.2.2 CCD分光仪解调法 |
| 2.2.3 拍频解调 |
| 2.2.4 Sagnac干涉解调法 |
| 2.2.5 非平衡M-Z干涉法 |
| 2.3 光纤光栅解调复用技术 |
| 2.3.1 波分复用技术 |
| 2.3.2 时分复用技术 |
| 2.3.3 空分复用技术 |
| 2.3.4 混合复用技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 智能电网用传感解调系统的硬件设计 |
| 3.1 测温解调系统的总体设计 |
| 3.1.1 测温解调系统的指标 |
| 3.1.2 系统硬件总体设计 |
| 3.2 信号采集模块的设计 |
| 3.2.1 光源 |
| 3.2.2 光环形器 |
| 3.2.3 光纤连接器 |
| 3.2.4 光纤布拉格光栅 |
| 3.3 光纤解调驱动模块的设计 |
| 3.3.1 可调谐F-P滤波器原理及电路设计 |
| 3.3.2 光电探测器 |
| 3.4 数据采集模块的设计 |
| 3.4.1 光电转换电路 |
| 3.4.2 A/D转换电路 |
| 3.5 基于FPGA的硬件电路设计 |
| 3.5.1 FPGA芯片的选型及功能介绍 |
| 3.5.2 JTAG接口设计 |
| 3.5.3 SDRAM设计 |
| 3.6 光纤光栅解调系统上位机设计 |
| 3.6.1 LabVIEW简介 |
| 3.6.2 基于LabVIEW的实时监测平台实现 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 解调系统中光信号噪声的种类及分离方法 |
| 4.1 噪声产生的原因 |
| 4.2 噪声的种类 |
| 4.2.1 热噪声 |
| 4.2.2 散粒噪声 |
| 4.2.3 复合噪声 |
| 4.3 解调系统噪声的分离方法 |
| 4.3.1 去噪算法的介绍 |
| 4.3.2 本文的去噪算法 |
| 4.4 本文去噪算法对含噪光信号的去噪 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 光纤光栅测温解调系统的实验分析 |
| 5.1 光纤光栅解调系统的指标测试 |
| 5.1.1 解调系统的波长解调精度 |
| 5.1.2 光纤光栅温度传感测量精度和响应时间测试 |
| 5.2 光纤光栅传感器波长-温度对应关系 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
四、Tunable Fiber Gratings and Their Applications（论文参考文献）
- [1]光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究[D]. 丁志超. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]快速可调谐激光光源的多点采样光纤光栅解调[D]. 石彤. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]地下水温压双检光纤传感器解调系统的研究[D]. 刘文杰. 安徽理工大学, 2021(02)
- [4]高速多通道光纤光栅传感解调关键技术研究[D]. 夏旭承. 北京邮电大学, 2021(01)
- [5]光纤光栅温度应变解调仪研究[D]. 张帅兵. 太原理工大学, 2021(01)
- [6]激光显示新型光源的研究[D]. 董天浩. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]基于多通道光纤光栅滤波器的2μm波段光纤激光技术研究[D]. 张鲁娜. 北京交通大学, 2021(02)
- [8]光纤布拉格光栅高温传感与解调技术研究[D]. 刘杰. 西安工业大学, 2020(04)
- [9]可调谐窄线宽掺铒光纤环形激光器的研究[D]. 任浩. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [10]用于智能电网的光纤光栅传感解调系统的研究[D]. 王有朋. 长春工业大学, 2020(01)