连续波一氧化碳激光器的优化──续“一氧化碳红外分子激光器”

为了扩展ＣＷ－ＣＯ激光器的波段复盖，特别是它在长波端波段的延伸。从分析一氧化碳分子的激光跃迁机理出发，经过实验和反复优化，找到了使长波端波段延伸的有效途经； 指出加强非谐性Ｖ－Ｖ泵浦和提高谐振腔优值的重要意义，以及实现它的若干具体措施。最后，给出了一个包括三十多个振动带，近四百条谱线的复盖范围在５．０４７—８．４３５微米的全波段谱图．     

一种非本征光纤法布里-珀罗传感器的信号解调算法

给出了一种基于均方误差估计的非本征光纤法布里-珀罗(EFPI)传感器的腔长解调算法。在参量估计方面, 均方误差将估计子的方差和偏差结合在一起, 具有更高的估计精度和准确度。如果给出某一个真值的一系列估计子, 则具有最小均方误差的估计子比其他估计子更为有效。在非本征光纤法-珀传感器的腔长解调方面, 则实际腔长对应于腔长均方误差估计取最小值时的腔长估计子。对一个非本征光纤法-珀压力传感器的测试结果表明, 腔长解调分辨率为0.18 nm, 对应的压力分辨率可达2.99 kPa。与传统的解调算法相比, 通过该算法可在较宽的动态范围内获得高的解调分辨率, 并实现绝对腔长的解调。     

基于可调谐光纤激光器的C_2H_2气体光声光谱检测

研制了基于可调谐掺Er光纤激光器的共振式光声光谱乙炔气体检测系统,结合波长调制和锁相放大器的二次谐波信号检测技术,有效地消除了光声池窗片和池壁吸收入射光而引起的背景噪声,通过对该系统的光学、声学和电子检测系统的优化,实现了低浓度乙炔气体的流动式检测.实验结果证明,当气体浓度较低时,二次谐波振幅与气体浓度成正比,其线性响应相关度达到0.999 53.在常温常压和3.5 mW平均光功率以及100 ms锁相积分时间条件下,乙炔气体的极限检测灵敏度达到了0.3 ppm(1 ppm=1μg·mL-1)(SNR=1时),系统用可调谐掺Er光纤激光器代替半导体激光器作光源,降低了成本,为发展低成本、实用、便携式微量气体光谱榆测仪器奠定了基础.若采用多光程光声池,或者采用EDFA提高激光功率,可大幅度提高信噪比,将极限检测灵敏度提高至ppb(1 ppb=1 ng·mL-1)量级.     

一种新的白光光纤传感系统波长解调方法

提出了一种新的白光非本征法布里-珀罗干涉（EFPI）光纤传感系统的干涉谱处理方法,在白光法布里-珀罗干涉光纤传感系统中,一个中心波长为850nm的发光二极管（LED）作为宽谱光源,HR2000高分辨力微型光谱仪用来测量返回的干涉光谱。通过跟踪干涉光谱中的特定谱峰点,法布里-珀罗干涉传感器的腔长值可以被解调出来。应用反向传播神经网络,解决了单峰测量方式的级次模糊问题。反向传播神经网络能够分辨出干涉谱中不同谱峰的干涉级次,因而可以进行多个谱峰的连续跟踪。从而实现了高精密度、大动态范围的测量。进行了基于这种干涉谱处理方法的白光法布里-珀罗干涉传感系统的应变测量实验。利用该传感系统实现了精密度达0．1με,500με范围的应变测量。     

腐蚀包层法调谐长周期光纤光栅及增强折射率敏感特性的研究

从理论与实验上研究了腐蚀包层法增强长周期光纤光栅环境折射率敏感特性和调谐透射谱的机制,结果表明,随着光栅区包层半径的减小,各阶包层模谐振波长向长波方向移动,环境折射率敏感特性随之显著增强。在用HF酸溶液腐蚀光栅区包层的实验测试中,先后观察到4个损耗峰,其中第2个损耗峰在包层半径减小约4.11μm、谐振波长向长波方向移动了约117.19 nm时,环境折射率传感特性增强了约3倍,这为制备高精度液体浓度/折射率传感器提供了重要依据。     

光纤Bragg光栅的制作及其应用

光纤Bragg光栅是一种新型的光无源器件,伴随着制作技术的成熟,已成为当今的研究热点问题。根据学校对光纤Bragg光栅所开展的研究,该文介绍了光纤Bragg光栅的制作方法、在光纤激光器中的应用以及光纤Bragg光栅传感器测重实验。指出高校应紧紧围绕科技前沿研究开设实验,以达到开阔学生视野,培养社会急需高科技人才的目的。     

长周期光纤光栅的耦合模理论

为了分析长周期光纤光栅的耦合机制和光栅特性，基于耦合模理论，对长周期光纤光栅中纤芯导模与包层模间的模式耦合进行了研究，推导出长周期光纤光栅的传输率、耦合系数等多个公式；基于Matlab软件编程，研究得到比较可行的长周期光纤光栅传输谱仿真模拟方法，模拟结果与实验观测相符。     

激光光束质量的评价方法

激光光束质量是一个很有现实意义的论题,对不同应用的激光光束其质量的评价标准一般不同。给出了几种有代表性的激光光束质量的评价方法,并分别对各种评价标准的合理性与适用性进行了详细的分析;研究了实际应用中对激光光束质量的一些要求和相关的评价参数。     

光子晶体光纤色散极值特性的研究

采用全矢量有效折射率法计算光子晶体光纤的色散系数,深入分析了光子晶体光纤色散系数与结构参数之间的关系,发现色散系数随着结构参数的变化具有双极值特性:1)当Λ值保持不变时,随着d/Λ值的减小,零色散波长向长波方向移动,在达到极大值后,则转向短波方向移动,例如当Λ=2.3μm时,极大零色散波长出现在约d/Λ=0.24处,约为1728.9nm,当Λ取不同值时,较小的Λ值,会对应有较大的极大零色散波长;2)当d/Λ值保持不变时,随着Λ值的减小,零色散波长向短波方向移动,在达到极小值后,则转向长波方向移动,例如当d/Λ=0.9时,极小零色散波长出现在约Λ=0.6μm处,约为564.29nm,当d/Λ取不同值时,该比值越大,则会对应着越小的极小零色散波长。这一发现对于优化设计特种光子晶体光纤具有一定的价值。     

低温3.0~4.2 μm波段第一泛频一氧化碳激光器

根据国内外近30年来在一氧化碳激光器领域内的研究成果,从理论和实验两个方面论述若使第一泛频(Δv=2)一氧化碳激光器在3.0~4.2μm波段成功运转,并能提供一定的输出能量,则必须对激光增益介质进行有效低温冷却的原因,并指出其长波端的极限值.理论上分析了一氧化碳分子电子基态X1∑+中,高振动激发态的粒子布居数和小信号增益系数对激光放电等离子体温度的强烈依赖关系;分析了一氧化碳分子的能级结构,在常规的稳态动力学模型中引入了X1∑+→A1Π传能项,该传能项限定了第一泛频一氧化碳激光的长波端极限.理论分析和计算与国外同行的实验结果相吻合.