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基于二阶保偏光纤Sagnac环光纤激光器的振动检测研究

周锐 张菁 忽满利 冯忠耀 高宏 杨扬 张敬花 乔学光

基于二阶保偏光纤Sagnac环光纤激光器的振动检测研究

周锐, 张菁, 忽满利, 冯忠耀, 高宏, 杨扬, 张敬花, 乔学光
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  • 提出了一种可用于振动检测的新型光纤光栅传感技术. 用偏振控制器和高双折射保偏光纤构建成Sagnac环, 结合掺铒光纤、单模光纤和隔离器, 形成了单波长光纤激光器, 由粘有光纤Bragg光栅的悬臂梁作为传感探头, 并利用Sagnac环本身的线性边缘, 解调振动信号. 阐述了Sagnac环原理及其产生的边缘效应, 并进行了数值模拟计算, 对振动信号进行了检测实验, 检测系统从L1到L1+L2之间对应的周期可调, 灵敏度高达38.2 W/nm, 线性度为0.9996, 动态范围在4070 dB, 可满足振动传感检测的技术参数要求.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60727004, 61077060)、国家863计划(批准号: 2007AA03Z413, 2009AA06 Z203)、教育部科技创新工程重大项目(批准号: Z08119)、科技部国际科技合 作项目(批准号: 2008CR1063)、陕西省重大科技创新项目(2009ZKC01-19, 2008ZDGC-14)和西北大学研究生创新教育项目(批准号: 09YZZ53)资助的课题.
    [1]

    Sun Q Z, Liu D M, Wang J 2007 Acta Phys. Sin. 56 5903 (in Chinese) [孙琪真, 刘德明, 王健 2007 物理学报 56 5903]

    [2]

    Garcia-Souto J A, Lamela-Rivera H 2006 Opt. Express 14 9679

    [3]

    Wang Y P, Rao Y J, Ran Z L, Zhu T 2003 Acta Phys. Sin. 52 1432 (in Chinese) [王义平, 饶云江, 冉曾令, 朱涛 2003 物理学报 52 1432]

    [4]

    Qiao X G, Jia Z A, Fu H W, Li M, Zhou H 2004 Acta Phys. Sin. 53 494 (in Chinese) [乔学光, 贾振安, 傅海威, 李明, 周红 2004 物理学报 53 494]

    [5]

    Xue L F, Zhao Q D, Liu J G, Guo T, Huang G L, Liu L H 2006 Acta Phys. Sin. 55 2804 (in Chinese) [薛力芳, 赵启大, 刘建国, 郭团, 黄桂岭, 刘丽辉 2006 物理学报 55 2804]

    [6]

    Zhang J L, Yu C X, Wang K R, Zhao D X, Lin M M, Li C 2009 Acta Phys. Sin. 58 3988 (in Chinese) [张锦龙, 余重秀, 王葵如, 赵德新, 林妹妹, 李成 2009 物理学报 58 3988]

    [7]

    Zhang C, Rao Y J, Jia X H, Chang L, Ran Z L 2010 Acta Phys. Sin. 59 5523 (in Chinese) [张 超, 饶云江, 贾新鸿, 苌亮, 冉曾令 2010 物理学报 59 5523]

    [8]

    Jiang Y 2009 Advanced Optical Fiber Sensing Technology (Beijing: Science Press) p8 (in Chinese) [江毅 2009 高级光纤传感技术 (北京: 科学出版社) 第8页]

    [9]

    Chung S, Kim J, Yu B, Lee B 2001 IEEE Phot. Technol. Lett. 13 12

    [10]

    Wang J, Zheng K, Peng J, Liu L, Li J, Jian S 2009 Opt. Express 17 10573

    [11]

    Feng C X 2009 MS Dissertation (Beijin: Beijing Jiaotong University) (in Chinese) [冯彩霞 2009 硕士学位论文 (北京: 北京交通大学)]

    [12]

    Wang J, Zheng K, Li J, Liu L S, Chen G X, Jian S S 2009 Acta Phys. Sin. 58 7695 (in Chinese) [王静, 郑凯, 李坚, 刘利松, 陈根祥, 简水生 2009 物理学报 58 7695]

    [13]

    Yan F P, Mao X Q, Wang L, Fu Y J, Wei H, Zheng K, Gong T R, Liu P, Tao P L, Jian S S 2009 Acta Phys. Sin. 58 6295 (in Chinese) [延凤平, 毛向桥, 王琳, 傅永军, 魏 淮, 郑凯, 龚桃荣, 刘鹏, 陶沛琳, 简水生 2009 物理学报 58 6295]

    [14]

    Lim K S, Pua C H, Harun S W, Ahmad H 2010 Opt. Laser Technol. 42 377

  • [1]

    Sun Q Z, Liu D M, Wang J 2007 Acta Phys. Sin. 56 5903 (in Chinese) [孙琪真, 刘德明, 王健 2007 物理学报 56 5903]

    [2]

    Garcia-Souto J A, Lamela-Rivera H 2006 Opt. Express 14 9679

    [3]

    Wang Y P, Rao Y J, Ran Z L, Zhu T 2003 Acta Phys. Sin. 52 1432 (in Chinese) [王义平, 饶云江, 冉曾令, 朱涛 2003 物理学报 52 1432]

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    Qiao X G, Jia Z A, Fu H W, Li M, Zhou H 2004 Acta Phys. Sin. 53 494 (in Chinese) [乔学光, 贾振安, 傅海威, 李明, 周红 2004 物理学报 53 494]

    [5]

    Xue L F, Zhao Q D, Liu J G, Guo T, Huang G L, Liu L H 2006 Acta Phys. Sin. 55 2804 (in Chinese) [薛力芳, 赵启大, 刘建国, 郭团, 黄桂岭, 刘丽辉 2006 物理学报 55 2804]

    [6]

    Zhang J L, Yu C X, Wang K R, Zhao D X, Lin M M, Li C 2009 Acta Phys. Sin. 58 3988 (in Chinese) [张锦龙, 余重秀, 王葵如, 赵德新, 林妹妹, 李成 2009 物理学报 58 3988]

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    [8]

    Jiang Y 2009 Advanced Optical Fiber Sensing Technology (Beijing: Science Press) p8 (in Chinese) [江毅 2009 高级光纤传感技术 (北京: 科学出版社) 第8页]

    [9]

    Chung S, Kim J, Yu B, Lee B 2001 IEEE Phot. Technol. Lett. 13 12

    [10]

    Wang J, Zheng K, Peng J, Liu L, Li J, Jian S 2009 Opt. Express 17 10573

    [11]

    Feng C X 2009 MS Dissertation (Beijin: Beijing Jiaotong University) (in Chinese) [冯彩霞 2009 硕士学位论文 (北京: 北京交通大学)]

    [12]

    Wang J, Zheng K, Li J, Liu L S, Chen G X, Jian S S 2009 Acta Phys. Sin. 58 7695 (in Chinese) [王静, 郑凯, 李坚, 刘利松, 陈根祥, 简水生 2009 物理学报 58 7695]

    [13]

    Yan F P, Mao X Q, Wang L, Fu Y J, Wei H, Zheng K, Gong T R, Liu P, Tao P L, Jian S S 2009 Acta Phys. Sin. 58 6295 (in Chinese) [延凤平, 毛向桥, 王琳, 傅永军, 魏 淮, 郑凯, 龚桃荣, 刘鹏, 陶沛琳, 简水生 2009 物理学报 58 6295]

    [14]

    Lim K S, Pua C H, Harun S W, Ahmad H 2010 Opt. Laser Technol. 42 377

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-21
  • 修回日期:  2011-03-08
  • 刊出日期:  2012-01-05

基于二阶保偏光纤Sagnac环光纤激光器的振动检测研究

  • 1. 西北大学物理系, 西安 710069;
  • 2. 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室, 西安 710065
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 60727004, 61077060)、国家863计划(批准号: 2007AA03Z413, 2009AA06 Z203)、教育部科技创新工程重大项目(批准号: Z08119)、科技部国际科技合 作项目(批准号: 2008CR1063)、陕西省重大科技创新项目(2009ZKC01-19, 2008ZDGC-14)和西北大学研究生创新教育项目(批准号: 09YZZ53)资助的课题.

摘要: 提出了一种可用于振动检测的新型光纤光栅传感技术. 用偏振控制器和高双折射保偏光纤构建成Sagnac环, 结合掺铒光纤、单模光纤和隔离器, 形成了单波长光纤激光器, 由粘有光纤Bragg光栅的悬臂梁作为传感探头, 并利用Sagnac环本身的线性边缘, 解调振动信号. 阐述了Sagnac环原理及其产生的边缘效应, 并进行了数值模拟计算, 对振动信号进行了检测实验, 检测系统从L1到L1+L2之间对应的周期可调, 灵敏度高达38.2 W/nm, 线性度为0.9996, 动态范围在4070 dB, 可满足振动传感检测的技术参数要求.

English Abstract

参考文献 (14)

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