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DFB光纤激光器声致弯曲振动研究

2012-08-16 10:04
安娜PARKER
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  作为DFB光纤激光水听器的敏感元件,DFB光纤激光器对其传感特性具有极其重要的影响,因此对激光器在弯曲条件下的动态特性进行研究很有必要,对于DFB光纤激光水听器的实用化研究,解决其抗干扰问题,以及指导DFB光纤激光水听器探头的设计都具有非常重要的意义。

  考虑到光纤通常由熔融石英拉制而成,材料坚硬,其弹性恢复力主要由本身的劲度提供,弯曲时具有梁的特性;而且激光器在应用中通常需要对其两端进行固定。因此本文基于梁的理论对两端固定的DFB光纤激光器的动态特性进行了分析。

  2DFB光纤激光水听器的声压灵敏度

  DFB光纤激光水听器利用DFB光纤激光器作为敏感元件。将DFB光纤激光水听器放置在声场中时,声压将引起激光腔的应变,从而使激光器输出波长λFL发生变化。将这个变化检测出来,就可以测定激光腔的受激励程度,从而解调出声压信号。该输出波长是由谐振腔内相移光栅的布喇格波长决定的,即λFL=λB。布喇格反射波长满足如下光学方程。

  其中,λB为布喇格波长,Λ是光栅周期,neff是纤芯的有效折射率,一般取值1.456。

  在激光器均匀拉伸的情况下,波长输出与其轴向应变之间的关系满足:

  其中,△λFL为DFB光纤激光器出射波长的漂移量,k为相对波长漂移应变灵敏度系数(在受均匀轴向应力作用时其大小为0.784),εz为光纤受均匀拉伸时的轴向应变。

  采用非平衡干涉仪系统对DFB光纤激光水听器解调时,波长漂移信息进入非平衡干涉仪后被转换为相位漂移信息,其关系满足:

  其中为波长漂移引起的相位漂移量,d为非平衡路径长度。

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