一、CO_2激光可调谐边带的获得及特性测量（论文文献综述）
张熙[1]（2020）在《近红外CO2精密分子光谱测量研究》文中研究说明二氧化碳作为由人类活动产生的第一大温室气体,其分子吸收跃迁光谱参数对监控全球二氧化碳浓度与分布、限制碳排放和保证碳交易的公平等具有非常重要的价值。但目前使用的光谱测量方法存在一些不足,难以精确得到二氧化碳跃迁谱线的展宽与压窄等光谱参数。本文基于光腔衰荡光谱技术（Cavity Ring-down Spectroscopy,CRDS）,以分子振转吸收光谱和热力学理论为基础,对CRDS系统进行研究分析,提出了一种高精度锁定衰荡装置和测量方法,实验测量了二氧化碳在1.6微米附近的五条跃迁谱线,获得了二氧化碳精密分子光谱参数,具体来讲,本文的研究内容主要有以下五个方面:1、从分子能级出发,分析了分子对于特定频率光子的吸收原理,将衰荡腔的损耗与腔内光子的寿命联系起来,阐述了光腔衰荡光谱技术的基本测量原理。2、提出了一种腔长可调节的光学衰荡装置。通过对光腔衰荡系统的分析及腔长锁定原理的研究分析,构建出衰荡腔的透射模型,通过设计光路系统和电路系统,建立起高精度锁定衰荡装置的测量系统。3、搭建基于电光调制器的锁定衰荡装置系统。利用稳频的He-Ne激光器作为参考光源,使用电光调制器对激光调制出的正边带作为参考频率,通过函数发生器产生一个驱动信号作用在压电陶瓷上,快速改变衰荡腔的腔长,将探测器捕获的信号和参考频率信号比较分析提取得到误差信号,利用PID伺服控制器将衰荡腔初步锁定,改变调制深度和PID控制器增益等相关参数对锁定效果进行优化,最终衰荡腔锁定误差的不确定度接近参考激光器的不确定度水平。4、剖析了基于稳频的光腔衰荡光谱装置系统。对于基于稳频的光腔衰荡光谱系统主要分为两部分:一部分是腔长锁定系统;另一部分是痕量气体的测量系统。同时对气路系统进行简要说明,并给出了整套系统实际工作时的测量方法。5、测量了二氧化碳在1.6微米附近的五条跃迁谱线。首先阐述了所测量谱线的选择,分析了目前常用的分子光谱线型,利用光谱拟合软件对五条谱线的实验数据进行单、多光谱拟合,将拟合结果和现有的数据库参数进行比较,证实了本次实验数据的可靠性,最后分析了实验中的误差来源。
宋世德[2]（2006）在《长周期光纤光栅的特性及传感应用研究》文中研究表明长周期光纤光栅是一种周期在数百微米的光纤光栅，由于插入损耗低、背向散射小、制作简单以及成本低等优点，在光纤传感和光纤通讯领域有良好的应用前景。本文提出了采用CO2激光脉冲制作长周期光纤光栅的新制作方法，并对该方法制作的长周期光纤光栅的光谱特性和传感特性进行研究。论文内容主要包括以下几个方面： 1、本文建立了光纤三层模型，从矢量亥姆霍兹方程出发，根据电磁场的边界连续条件，得到了隐式的包层模特征方程，然后采用快速搜索和逐步逼近的方法对包层模的有效折射率进行高分辨率的快速求解。文中同时对长周期光纤光栅的光谱特性进行分析和数值模拟，为长周期光纤光栅的制作和传感研究提供理论参考。 2、本文首次提出了利用三束聚焦的高频CO2激光脉冲角向对称写入系统制作长周期光纤光栅的方法，具有写入系统结构简单、易于控制、调节等优点，能够制作出插入损耗小，带宽窄的长周期光纤光栅，同时能消除CO2激光单侧写入方法引起的折射率改变不均匀的问题，保证长周期光纤光栅具有相对一致的弯曲特性，减小了长周期光纤光栅的偏振相关损耗。本方法已获得国家发明专利。 3、本文采用Corning SMF-28光纤，通过对称写入方法制作出纤芯导模与低阶包层模之间产生能量耦合的长周期光纤光栅，并对光栅的温度、轴向应变、弯曲以及环境折射率等特性进行理论分析和实验研究。从长周期光纤光栅和布拉格光纤光栅的高温实验对比可以看出，长周期光纤光栅具有较高的温度灵敏度和高温稳定性，适合于高温环境下的温度传感。对长周期光纤光栅轴向应变的测量结果表明，其轴向应变灵敏度与布拉格光纤光栅的相近或者低一个量级左右，远小于长周期光纤光栅的温度灵敏度。对长周期光纤光栅弯曲特性的测量结果表明，采用单面写入技术制作的长周期光纤光栅存在对应变最为灵敏两个方向和最为不灵敏的两个方向，而采用本文对称写入技术制作的长周期光纤光栅则具有相对一致的弯曲特性。对长周期光纤光栅环境折射率敏感特性的实验结果表明，长周期光纤光栅可以实现折射率／浓度的实时测量，并且灵敏度高，而通过腐蚀包层半径的方法可以进一步环境折射率的敏感性。 4、本文制作了温度可调谐长周期光纤光栅带阻滤波器，基于该滤波器的线性边带提出了布拉格光纤光栅动态应变测量系统。由于温度可调谐长周期光纤光栅带阻滤波器的线性范围宽、动态范围可调，因此能够自动适应布拉格光纤光栅应变传感器所在环境温度的变化，使布拉格光纤光栅传感器的反射波长的初始位置始终位于滤波器线性边带
陈杰杰[3]（2019）在《变价离子掺杂硅酸盐微晶玻璃结构与光学性能研究》文中提出在如今信息容量以太字节（TB）为单位的信息时代,光子玻璃与光纤在大容量信息光传输、高精度光纤激光加工制造和高精密平面触摸显示等光电信息产业发挥着不可替代的作用。可调谐的极端光源用玻璃光纤材料与光子器件是网络信息安全和国防军事领域的重点新材料,这类关键材料的生产和应用基本都受限于西方发达国家。作为光子玻璃的一个重要分支,光功能微晶玻璃兼具光学晶体和光子玻璃的优点:有着晶体材料相近甚至更优的光学性能;又存在类似于玻璃材料制备工艺简单、掺杂浓度较高且易制成大尺寸高功率的异型器件的优势;还具有机械强度和化学稳定性高、抗激光和热损伤阈值高等优点。因此对光功能微晶玻璃的结构与光学性能开展研究具有重要意义,可以为这类材料的开发和实用化提供设计准则和理论支撑。本论文总结了透明微晶玻璃的成核与生长理论、析晶机理和分类,综述了光功能微晶玻璃在光学方面的应用。针对变价离子,特别是过渡金属离子在玻璃结构中难以激活的特点,从材料学角度出发,通过结构研究-光学性能调控-应用演示的研究路线,选取了具有代表性的变价过渡金属离子（Cr和Fe离子）和稀土离子（Eu离子）作为光学中心,对多种类的变价离子掺杂微晶玻璃体系开展了深入研究。基于晶体场理论和选择性掺杂机制,采用单一元素的多价态离子与多种格位取代形式相互组合的思路,采用热分析、X射线衍射、高分辨透射电镜、X射线吸收、透过/吸收光谱和光致发光光谱等结构和光谱表征手段研究了Cr、Eu和Fe离子掺杂玻璃与微晶玻璃的微观结构和光学性能。获得了具有优异温度传感性能、超宽带近红外发光、可饱和吸收特性、可见波段多色可调发光、近红外波段吸收宽带可调等一系列特殊光学应用的透明微晶玻璃。设计并制备了Cr离子掺杂含Al6Si2O13单晶相和含Al6Si2O13和Ga2O3双晶相的两种B2O3-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。利用选择性掺杂机制和晶体场理论实现了Cr3+离子在单晶相微晶玻璃中掺杂进Al6Si2O13纳米晶的八面体格位中,而在双晶相微晶玻璃中掺杂进Ga2O3纳米晶的八面体格位中。与未掺杂样品相比,低浓度（0.1和0.2 mol%）的Cr3+离子掺杂对单晶相微晶玻璃中的Al6Si2O13纳米晶的析出起抑制作用,而对双晶相微晶玻璃中的Ga2O3纳米晶的析出起促进作用。根据吸收光谱计算得了系列Cr3+离子掺杂玻璃和微晶玻璃的晶体场强度,相应的Dq/B值在2.172.74范围内可调。吸收光谱与光致荧光光谱证实了Cr3+离子的选择性掺杂机制遵循能量最小原理,即追求系统总能量达到最低的稳定状态是Cr3+离子格位选择的驱动力。0.1 mol%的Cr3+离子在双晶相微晶玻璃中的特征发光峰强度随环境温度升高呈现增强的趋势,主要是源于高温下Ga2O3中的陷阱中心热激活后将能量传递给了Cr3+离子的4T2能级。采用荧光强度比技术表征了Cr3+离子的2E和4T2这一对热耦合能级的光学温度传感性能,结果表明其相对灵敏度SR在423K时达到最大值1.60%K-1。设计并制备了Cr离子掺杂含Mg2SiO4纳米晶的MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。将玻璃组成中的K2CO3替换成KNO3,虽然不改变微晶玻璃的微结构和相组成,却能极大地促进Cr3+向Cr4+离子的转变,提高了微晶玻璃中Cr4+离子的数量。光谱分析表明在玻璃析晶过程中,部分Cr3+离子掺杂进了[MgO6]八面体的六配位环境,而几乎全部Cr4+离子掺杂进了[SiO4]四面体的四配位环境。上述的格位取代形式可以有效抑制微晶玻璃中Cr3+和Cr4+离子间的能量传递过程,实现了样品在8501400 nm范围内的超宽带近红外发光的增强,发射峰的半高宽达340 nm。Z扫描测试结果证实了Cr离子掺杂Mg2SiO4微晶玻璃对1064 nm脉冲激光具有饱和吸收的特性,其基态和激发态吸收截面的值分别为1.39×10-16 cm2和1.20×10-16 cm2。将Cr离子掺杂微晶玻璃作为可饱和吸收体,实现了Nd3+离子掺杂激光晶体在1064 nm处的调Q脉冲激光输出,重复频率为250 kHz,脉宽为176 ns。采用“管中-熔体法”成功制备了微晶玻璃光纤,纤芯和包层之间基本没有发生元素的相互扩散,Cr离子在微晶玻璃光纤中得到了激活。设计并制备了一种在微米级BaAl2Si2O8单晶中嵌有大量LaF3纳米晶的多尺度结构的BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。多尺度结构微晶玻璃中的微米级单晶能极大地提升样品内部光散射发生的概率,增加了光传输的平均自由程,有利于光与物质的非弹性相互作用。将选择性掺杂机制拓展到多价态的稀土离子掺杂微晶玻璃体系中,通过在多尺度结构微晶玻璃中掺入Eu离子,使Eu3+和Eu2+离子分别掺杂进LaF3纳米晶和BaAl2Si2O8单晶的八面体格位中。上述的格位取代形式可以有效抑制Eu3+和Eu2+离子间的能量传递过程。利用Eu3+离子的红光发射和Eu2+离子的蓝光发射的组合,通过改变激发波长,实现了可见波段的蓝光、白光到红光的多色可调发光;通过改变环境温度,实现了微晶玻璃发光颜色由白色向粉红色的转变。设计并制备了Fe离子掺杂含ZnO纳米晶的微晶玻璃,研究了不同浓度的Fe离子掺杂对K2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的析晶行为、相结构以及光学性能的影响。采用修正的JMA公式表征了玻璃的非等温析晶动力学,结果表明不同浓度的Fe离子掺杂会影响玻璃的析晶能力,0.6 mol%的Fe离子掺杂玻璃的析晶能力最强,2.0 mol%的Fe离子掺杂玻璃的析晶能力最弱。在“一步法”热处理工艺下,0.2 mol%的Fe离子掺杂微晶玻璃中的ZnO纳米晶的平均晶粒尺寸和结晶完整性都为最高,析晶形式为整体析晶。探讨了近红外波段的局域表面等离子体共振（LSPR）吸收峰出现以及随Fe离子浓度增加而红移的原因:只有当Fe3+离子掺杂进ZnO纳米晶中才能引入浓度约为1021 cm-3量级的载流子,与入射光发生共振导致强烈的LSPR吸收峰的出现;但是过量的Fe3+离子则会捕获大量的自由电子,且杂质和缺陷引入的深能级也能促进电子和空穴的复合,降低了载流子浓度,导致了LSPR吸收峰的红移。Fe离子浓度的增加导致了Fe离子局域d电子间的s-d和p-d交换耦合作用的增强,使微晶玻璃的光学带隙变窄。瞬态吸收光谱测试表明,微晶玻璃中载流子的衰减包含两个过程:快态衰减过程和慢态衰减过程,分别起源于电子-声子和声子-声子相互作用,对应的时间常数分别为102 fs和ps量级。基于宽带的LSPR吸收特性,0.2 mol%的Fe离子掺杂微晶玻璃具有优良的红外辐射性能和光热转换效率。
胡竹[4]（2020）在《基于孤子自频移效应的中红外波长可调谐光纤激光研究》文中提出随着光纤领域的快速发展,宽带波长可调谐的光纤激光具备了结构紧凑、成本低廉、易调控等优点,成为了激光领域的研究热门。获得波长可调谐的技术手段很多,本文采用了最具发展前景的方案,即利用光纤中产生的孤子自频移（SSFS）效应,实现了中红外波长可调谐的拉曼孤子激光,并对该激光进行了细致研究。本文的主要工作内容如下:1.在总结了色散和非线性等物理效应的基础上,推演了光在光纤介质中的传输方程,并采用龙格-库塔法求解了广义非线性薛定谔方程。进一步分析了拉曼SSFS效应的形成机制,通过数值模拟的方式分别研究了泵浦源峰值功率、激光脉冲宽度和光纤长度这三个核心参数对SSFS现象产生的具体影响。2.在理论研究的基础上,首先搭建了由锁模脉冲光纤激光器和掺铥放大系统组成的全光纤拉曼孤子脉冲激光器。该拉曼孤子激光器将具有强Kelly边带的传统孤子脉冲作为信号光,通过单纯地提升放大系统的泵浦功率,促使掺铥光纤中SSFS效应的不断增强,实现了波长调谐范围为1953.12328.4 nm的拉曼孤子激光输出。当拉曼孤子的中心波长处于2194.3 nm时,孤子脉冲宽度达到最小值为471 fs。为了进一步分析Kelly边带强度对SSFS现象的具体影响,实验选用了特定滤波周期的里奥滤波器,对传统孤子脉冲的Kelly边带进行了有效抑制。弱Kelly边带的孤子脉冲作为信号光传输至同一掺铥放大系统中,通过增加泵浦功率,产生了波长调谐范围在1953.12375.3 nm的拉曼孤子激光。当拉曼孤子红移至2240.6 nm处,脉冲时域宽度达到最窄的状态即381 fs。通过有效抑除孤子脉冲的Kelly边带,可以提升脉冲自身的峰值功率,增强光纤中产生的SSFS效应,实现更大的波长频移量和孤子能量,获得时域宽度较窄的飞秒脉冲。3.通过在传统孤子脉冲激光器腔内加入色散补偿光纤,实现了近零色散的耗散孤子脉冲激光输出。该锁模激光器产生了中心波长为1940.7 nm的耗散孤子脉冲,光谱带宽为36.4 nm,能够很好的覆盖掺铥光纤的拉曼增益谱。脉冲的时域宽度可达飞秒量级（279 fs）,最大输出功率为18 mW。耗散孤子脉冲作为信号光输入掺铥放大系统,形成了波长可调谐的拉曼孤子激光器。通过增加系统的泵浦功率,掺铥光纤中产生了非常强的SSFS效应,最终获得了中心波长在1940.72400nm范围连续调谐的拉曼孤子激光,脉冲宽度最窄可达364 fs。
王义平[5]（2003）在《新型长周期光纤光栅特性研究》文中研究表明导师饶云江教授首次发明了高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅的方法。该方法利用高频脉冲的热冲击效应，由于脉冲能量集中、单个脉冲加热时间短、因此加热效率高，能高效率高质量地写入低成本的长周期光纤光栅。本文深入研究了该方法写入的新型长周期光纤光栅的特性并取得了一些创新性研究成果，主要工作和成果如下：1、首次系统分析了CO2激光写入的长周期光纤光栅的形成机理，并把其归结为残余应力释放、密度变化、掺杂剂热扩散和熔融变形四个方面。详细介绍了高频CO2激光脉冲写入长周期光纤光栅的方法，该方法写入的光栅没有熔融变形。分析了单侧CO2激光加热导致长周期光纤光栅横截面折射率分布的不均匀性。2、详细阐述了长周期光纤光栅的耦合模理论并提出了个人的见解，运用设定平均有效折射率调制而不是设定kL值的方法进行了透射谱的模拟计算，以便更加直观地理解长周期光纤光栅的实际写入过程。3、研究了高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅的温度和轴向应变特性。谐振波长随温度和轴向应变线性变化，透射峰幅值随轴向应变线性减小但对温度不敏感。定量分析表明谐振波长的温度和轴向应变灵敏度及其变化方向与光纤类型、模式耦合的阶次等因素有关。提出了在包层外涂一层折射率随温度变化的涂覆层或运用轴向应变特性降低谐振波长的温度敏感性的方法。4、在国际上独立发现了高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅的弯曲特性具有明显的弯曲方向相关性——圆周范围存在两个谐振波长（透射峰幅值）对弯曲最敏感的方向和两个谐振波长（透射峰幅值）对弯曲最不敏感的方向；在谐振波长和透射峰幅值对弯曲比较敏感的圆周方向，谐振波长随弯曲线性‘蓝’移，透射峰幅值随弯曲线性减小。利用耦合模理论合理解释了该长周期光纤光栅独特的弯曲特性。设计了可彻底解决交叉敏感问题的弯曲不敏感的传感器，不仅可以测量弯曲曲率而且可以判别弯曲方向的弯曲传感器和可调增益均衡器。提出了利用弯曲效应降低谐振波长的温度灵敏度和通过消除弯曲引起的轴向应变效应从而提高弯曲测量精度的方法。5、在国际上首次了发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅谐振波长的扭曲特性具有明显的扭曲方向相关性——顺时针扭曲时谐振波长线性‘红’移，逆时针扭曲时谐振波长线性‘蓝’移，无论顺时针还是逆时针扭曲损耗幅值都近似线性减小。在国际上首次发现若被扭曲的光纤比被扭曲的光栅长得多，则其谐振波长和幅值的变化将出现周期性起伏。利用扭曲引起圆双折射进而导致偏振态变化的相关理论合理解释了该长周期光纤光栅独特的扭曲特性。设计了不仅可以直<WP=5>接测量扭曲率而且可以判别扭曲方向的扭曲传感器，提出了利用扭曲特性降低长周期光纤光栅偏振相关性的方法。6、在国际上首次发现了高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅谐振波长的横向负载特性具有明显的负载方向相关性，圆周0°180°范围内存在一个谐振波长线性‘红’移最敏感的方向和一个线性‘蓝’移最敏感的方向以及两个对横向负载不敏感的方向。损耗峰幅值随横向负载线性减小但其灵敏度的方向相关性较弱。不同圆周方向的横向负载对谐振波长偏振相关性的影响的差异较大，但横向负载对损耗峰幅值偏振相关性的影响较小。利用横向负载引起双折射进而导致光栅的光学主轴旋转的相关理论合理解释了该长周期光纤光栅独特的横向负载特性及其偏振相关性。设计了利用单个长周期光纤光栅实现温度和横向负载同时测量的传感器和可实现谐振波长和幅值快速独立调节的可调增益均衡器。
朱涛[6]（2008）在《特种长周期光纤光栅基础研究》文中研究说明20002003年,笔者所在实验室针对高频CO2激光单侧写入长周期光纤光栅（LPFG）的光学特性和相应器件进行了初步研究,取得的成果得到了国内外专家的初步认可。本文在此基础上进行更深一步的拓展研究,其基本思想是在初步完善非对称折变型LPFG模式耦合理论分析方法和高频CO2激光写入LPFG的成栅机理分析和测量基础上,按照提高环境响应灵敏度、克服传感参量交叉敏感和实现多参数测量的总体思想,比较系统的研究特种LPFG的光栅结构、折变模型、写入方法、传输特性、环境响应特性,以及潜在应用等。论文主要内容如下:①论文按照横截面折变非对称分布的相对大小将光栅横截面分割成多层圆波导,并将各圆环层按周向折射率大小不同进行离散分块,再基于多层圆波导理论和数值计算方法来近似计算光栅各个模式的模场,最后利用模式耦合方程和修正的布拉格条件来讨论这种非对称折变型LPFG的模式耦合特征。非对称LPFG模式耦合数值分析方法的完善为特种LPFG的探索提供了理论基础。②论文研究认为残余应力释放、快速固化、光纤致密化和熔融变形是高频CO2激光写入法能成栅的主要原因,但采用不同写入方法和不同的激光写入能量在不同的光纤类型上制作光栅时其重要性不同。论文测试了激光在光纤上不同作用位置和不同辐射能量所引起的光纤纤芯或包层的折射率平均变化量。这些研究为实现特种LPFG结构的写入提供了实验制作的基础。③在国际上首次提出并利用高频CO2激光写出了边缘折变型LPFG,并比较系统的研究了这类光栅的模式耦合特征和传输特性,最后对这类光栅的部分环境响应特性进行了实验研究,结果表明:（1）.由于边缘折变型LPFG折变主要发生在包层,因此环境参量的变化很容易改变包层模场的分布,从而提高了谐振峰对环境参量的响应灵敏度。比如环境折射率响应灵敏度相比普通LPFG提高了约4倍、通过形成周期缺槽型LPFG可将应变灵敏度提高到? 100 pm /με（在0 100με的应变范围内）; （2）.边缘折变型光纤光栅具有非常强的方向耦合性,可基于此设计旋转型光开关等光通信器件; （3）.边缘折变型LPFG具有较高的偏振相关损耗（PDL）,可通过多边写入的方法降低PDL,最小可达0.22dB。④在国际上首次提出并利用高频CO2激光制作出了旋转非对称折变型LPFG （R-LPFG）,并比较系统的研究了这类光栅的模式耦合特征和传输特性,最后对这类光栅的部分环境响应特性进行了实验研究,结果表明:（1）.当光栅旋转度逐渐变大时,R-LPFG单一的谐振峰会逐渐分裂成两个,这是与以往所有光栅类型所不同的透射谱特征; （2）.从R-LPFG单个谐振峰分裂出来的两个分裂峰的温度灵敏度几乎相同; （3）. R-LPFG两分裂峰具有极性相反的应变灵敏度,特别的,缺槽型R-LPFG两分裂峰的应变灵敏度绝对值可达～50 pm /με（在0 600με的范围内）;（4）.出现分裂峰的R-LPFG,同向扭曲时,两分裂峰逐渐靠拢,最后合成一个峰;反向扭曲时,两分裂峰逐渐分离。（5）.可利用R-LPFG两分裂峰的间距实现无温度补偿的应变、扭曲等物理量的测量。⑤在国际上首次提出非对称折变型超长周期光纤光栅（ULPFG）的结构,并提出利用空间频率的思想来讨论这类光栅的模式耦合特征和传输特性。文中还将边缘折变和旋转折变思想应用于ULPFG中从而形成了边缘折变非对称型ULPFG （E-ULPFG）和旋转折变非对称型ULPFG（R-ULPFG）。在利用高频CO2激光写出这些光栅结构后实验研究了它们的部分环境响应特性,结果表明:（1）. ULPFG具有比LPFG更多的谐振峰。（2）.由于ULPFG各谐振峰的环境响应特性与实际发生耦合的子光栅级次和包层模阶次密切相关,因此ULPFG每个谐振峰对环境参量如折射率、扭曲等的灵敏度都不一样。（3）. E-ULPFG可以进一步加强ULPFG的光学特性,比如边缘缺槽型ULPFG可以实现应变和折射率的高灵敏度测量等;（4）.可以利用R-ULPFG各组分裂峰的间距实现无温度补偿的应变、扭曲等物理量的多参数测量等。⑥论文基于特种LPFG实验研究了部分适用于光纤通信或传感领域的新器件:（1）.具有方向相关性的光栅型耦合器; （2）.利用R-LPFG实现了EDFA的动态增益均衡器;（3）.利用ULPFG实现了温度和折射率的同时测量;（4）.利用R-LPFG实现了无温度补偿的应变、扭曲等物理量的测量;（5）.利用ULPFG等特种光纤光栅实现了温度、应变、扭曲三参数的同时测量; （6）.论文提出利用缺槽型E-LPFG和R-LPFG设计可调谐带阻滤波器;（7）.利用具有特殊透射谱的LPFG和微加工制作高性能带通滤波器等。论文的主要创新点为:①.独立探索了三大类特种LPFG结构,从而丰富了LPFG的结构体系;②.比较系统的研究了三类特种LPFG的耦合特征、传输特性、环境响应特性等,为光纤传感和通信领域提供了若干可供选择的全光纤型器件;③.基于特种LPFG设计了几种光纤传感和通信用基础器件。通过本论文的研究,笔者已将部分科研成果发表在《Optics Letters》、《IEEE Photonics Technology Letters》、《Applied Optics》、《Optics Communications》、《Electronics Letters》、《Chinese Physics Letters》、《物理学报》等国际、国内着名期刊上,到目前为止以第一作者（或导师第一,学生第二）发表SCI论文13篇,申请发明专利5项,授权1项。
姜明顺[7]（2010）在《长周期光纤光栅理论及传感技术研究》文中研究说明随着光纤及光子器件制造技术的不断完善,光纤光栅已成为目前最具有代表性和最具有发展前途的光纤无源器件之一,广泛应用于光通信和光传感等领域。长周期光纤光栅（LPFG）作为一种新型的光纤光栅,由于其插入损耗小、带宽宽、后向反射低、对外界环境变化的反应灵敏度高、制作简单、成本低廉等优点,受到国内外广大学者的关注。发展短短数年,已经显示出了极为广阔的应用前景。另外,由于对光纤光栅功能需求标准的不断提高,新结构、新特性、多功能光纤光栅的研制已经成为开发新型光子器件的必然发展趋势,在保偏光纤上制作的布拉格光栅以及长周期光纤光栅以其独特的光谱特性获得了重要的应用。长周期光纤光栅在通信领域主要用作EDFA增益均衡器、ASE噪声滤波器、光纤耦合器、束状滤波器以及WDM通道隔离器等。在传感领域,由于LPFG的周期相对较长,满足相位匹配条件的是同向传输的纤芯基模和包层模,这一特点决定了LPFG的谐振波长和峰值对外界环境变化非常敏感,具有比布拉格光栅更好的温度、应变、弯曲、扭曲、横向负载、浓度和折射率灵敏度。因此,LPFG具有比布拉格光栅和其他传感器件更多的优点和更加广泛的应用。本文在前期对布拉格光纤光栅（FBG）等光子器件的研究基础上,深入分析了长周期光纤光栅的耦合模原理及不同写制方法,对不同方法下写制的长周期光纤光栅的温度和应力特性进行了实验研究；设计并实现了基于长周期光纤光栅的振动和横向负载检测系统；利用机械感生长周期光纤光栅的谐振峰值和谐振波长可调谐性设计了灵敏度可调谐系统；并将可调谐长周期光纤光栅串入光纤激光器环形腔中实现了L波段可调谐激光器的设计；另外,通过在保偏光纤上写制光栅,对保偏布拉格光栅（PM-FBG）以及保偏长周期光纤光栅（PM-LPFG）进行了特性和传感技术应用研究。本文的主要内容包括：1.根据三层光纤模型,分析了光纤波导中的模式分布,并合理简化,分析研究了长周期光纤光栅中的纤芯基模与一阶低次包层模式的耦合,用耦合常数描述了模式耦合的强弱。同时,对长周期光纤光栅的光谱特性进行分析和数值模拟,为LPFG的制作和传感应用研究提供理论基础。2.分析研究了写制长周期光纤光栅的多种方法,其中包括紫外光写入法、CO2激光写入法、腐蚀刻槽法、电弧放电法、离子束注入法、机械微弯变形法等方法。采用机械感生法,紫外光写入法及CO2激光写入法写制了长周期光纤光栅,研究了写制周期、折射率调制深度、光栅长度与长周期光纤光栅透射谱的谐振波长,谐振峰值深度以及带宽等参数间的关系,并研究了不同写制方法下的温度和应变特性。3.在全面深入研究MLPFG写制模板周期与透射谱谐振波长之间的关系的基础上,将MLPFG串入环形腔中,设计了一种新颖的L波段可调谐环形掺铒光纤激光器。通过调整待写制光纤与周期性压力槽之间的夹角,改变MLPFG的写制周期,调整MLPFG透射谱,影响环形腔增益最高点,调谐光纤激光器的输出波长。可调谐范围可达42nm（1562.465nm～1604.280nm）,激光光谱3dB带宽小于0.04nm,20dB带宽均小于0.08nm,边模抑制比大于45dB。长时间观测,激光功率稳定性优于0.3dBm。具有波长易调谐、线宽窄、调谐范围大、边模抑制比高、性能稳定、及成本低廉等特点。4.通过对光纤光栅振动传感解调方案的比较,从有效性、校准简便性、复用性以及成本上考虑,选择长周期光纤光栅作为解调滤波器,设计了光纤光栅振动传感解调系统。在对悬臂梁振动传感理论分析的基础上,探究了梁长、宽、厚与传感器共振频率的关系,设计了新型布拉格光纤光栅高、低频振动振动传感器,结合光电转换,放大,滤波电路设计,实现了高、低频振动传感信号的无失真信号检测,并对传感器的频率,振幅和冲击响应性能进行了分析。低频振动传感器实现了频率范围20～200Hz的无失真振动检测,并将实验结果与其他技术设计的振动传感器进行了性能比较。高频振动传感器实现了频率范围1KHz～5KHz的无失真振动检测,频率检测误差低于0.5%。5.在对CO2激光脉冲及紫外光引入的长周期光纤光栅横向负载特性研究的基础上,设计并实验研究了基于机械微应变引入长周期光纤光栅的横向负载传感系统。利用机械线加工技术制作周期性不锈钢压力槽板,测定了槽板对待写制光纤施加的横向压力与长周期光纤光栅谐振峰峰值之间的关系,并借助布拉格光纤光栅搭建了高精度横向压力解调系统,进一步提高了检测实用性。实验表明,在0～60N的范围内,横向压力与MLPFG透射谱深度有很好的线性关系,线性度达0.9950,灵敏度约为0.35dB／N,保持45 N的压力20小时,MLPFG谐振峰峰值最大波动小于0.2dB,具备良好的稳定性。采用中心波长为1542.890nm的FBG实现了系统解调,系统灵敏度为0.12μw／N。6.利用机械感生长周期光纤光栅（MLPFG）的谐振边带倾斜度易调谐性,设计了解调灵敏度可调谐的光纤布拉格光栅应变传感系统。紫外激光写入技术制作的光纤布拉格光栅的中心波长位于LPFG的谐振边带范围内时,利用该LPFG作为透射滤波器实现了一种新型的灵敏度可调谐FBG应变传感系统。当施加在LPFG上的压力由20N调节至60N时,测试对FBG施加0～3000με轴向应变（每步调整200με）的灵敏度可调谐传感实验。结果表明,FBG应变传感系统检测灵敏度光功率变化率由0.802nW／με增加到1.204nW／με。7.利用保偏光纤光栅和偏振控制器设计了一种线性腔可开关双波长掺铒光纤激光器。通过增设偏振分束器,分别得到了对应保偏布拉格光栅快轴和慢轴的单偏振激光。另外,对保偏LPFG进行了理论研究,并采用机械感生法在熊猫型保偏光纤上写制了LPFG。通过对其温度实验的分析研究,探究了机械感生保偏LPFG在横向负载及温度同时测量,以及在可调谐起偏器中的应用。
邵李刚[8]（2019）在《基于TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用》文中认为随着现代激光技术的发展,可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术因其具有光谱分辨率高、选择性好、灵敏度高、响应速度快等优势,所以被越来越多地应用于大气环境监测、燃烧诊断、危险气体泄漏安全监测、工业过程控制以及医学诊断等领域。而调制光谱技术和多光程吸收池常用于提高TDLAS系统的检测灵敏度及测量稳定性。本文主要对TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用展开研究。首先研究了波长调制理论,实验搭建了一套波长调制气体吸收光谱测量系统,实现了燃烧中的CO2和CO的单激光器同时测量;其次,研究了免校准波长调制光谱理论,并从实验上验证了免校准技术对探测光强及外界干扰的免疫能力,并采用免校准波长调制光谱技术搭建了小型化TDLAS系统,实现了单个激光器对空气中CO和CH4的实时监测;最后,研究了频率调制光谱技术,实验测量了NO分子b4（50）ˉ-a4（47）系统（3,0）带跃迁谱线,并研究采用频率调制技术抑制光谱系统中的干涉噪声,实现频率调制光谱系统的小型化及快速测量。本论文的研究成果及创新主要包括:1.研究了波长调制理论,并实验搭建了一套波长调制气体吸收光谱测量系统,使用单个分布反馈式（Distributed Feedback,DFB）激光器实现了对通信波段（1.58μm）附近的CO2和CO的同时测量,并在1 s的积分时间内选取最佳平均次数为10次来进一步减小随机噪声的影响。通过Allan方差分析,系统对CO2和CO的最低探测极限可分别达到7.5 ppm(10-6)和14 ppm。此外,实验通过控制空气进量对蜡烛不同燃烧程度时产物中的CO2和CO浓度进行了实时测量。2.实验验证了通过一次谐波归一化二次谐波信号实现的免校准波长调制光谱对激光光强变化及气流影响、系统震动等外界干扰的免疫能力。基于免校准波长调制理论搭建了小型化的多光程TDLAS系统,用于空气中CO和CH4的实时监测。系统尺寸为60?30?25 cm3,采用集成化的FPGA控制系统和新型Herriott多光程吸收池,选择中心频率为2.3μm的DFB激光器作为光源,排除空气中复杂气体成分的干扰,同时考虑空气中实际含量选择合适吸收线,实现对CO和CH4的同时测量。通过Allan方差分析,该系统能实现对CO和CH4的最低探测极限分别为0.73 ppb(10-9)和36 ppb,并对空气中的CO和CH4连续测量了48小时,结果与附近环境监测站报道较吻合。3.研究了频率调制（光外差）光谱技术,搭建了基于光外差-浓度调制光谱系统,实验测量了NO分子b4（50）ˉ-a4（47）系统（3,0）带跃迁谱线。实验搭建小型化多光程频率调制光谱系统,测量了1.5μm附近C2H2气体吸收谱线,通过选择合适的调制频率实现对多光程池中干涉噪声的抑制,理论分析及实验研究发现,当调制频率为干涉自由光谱区的整数倍或半整数倍时,干涉噪声得到有效抑制。且采用频率调制技术的光谱系统可以实现快速测量,测量周期可缩短至10μs。通过Allan方差分析,该系统的最低探测极限可达18 ppb。
张志荣,孙鹏帅,庞涛,李哲,夏滑,崔小娟,吴边,徐启铭,董凤忠[9]（2018）在《激光吸收光谱技术在工业生产过程及安全预警标识性气体监测中的应用》文中研究说明鉴于常规的标识性气体监测方法在响应速度、测量精度、使用寿命、实时性、监测目标种类、测量范围和应用场合等方面相比激光吸收光谱技术存在不足,本文以可调谐半导体激光吸收光谱技术为依托,选取合适的无干扰激光吸收谱线,阐述了工业管道抽取式、管道原位在线对射式、扩散探头式（全量程激光监测一体机形式与多点无源传感器探头形式）、无组织排放开放光路式等多种形式的监测方法。上述系统的测量结果显示:抽取式可实现CO、CO2、O2等不同多组分气体的同时测量;管道对射式实现了O2及10μL/L以下CO的高精度在线测量;探头式则以CH4测量为例实现了响应时间T90=15s,监测极限小于150μL/L,泄漏报警准确率达100%;开放光路形式以天然气集气站场测量CH4、C2H2、C2H4三种气体为例实现了0误报的监测能力。上述分析结果表明,TDLAS技术应用于工矿安全生产及安全预警方面的标识性气体监测是完全实用、有效、准确、可靠的。
李想[10]（2020）在《海水关键溶解气体高灵敏激光原位分析方法研究》文中研究表明海水中关键溶解气体浓度分析对于研究海洋有机物的生物地球化学循环、海底天然渗漏点或海洋酸化等环境变化机制具有重要意义,然而间歇式船舶或人工采样的分析方式不能很好的还原海洋环境动态变化的全貌,且成本高误差大,继而迫切需求能进行原位、快速、持续的溶解气体探测技术。可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）是近50年发展起来的一种非侵入式激光测量技术,它具有光谱选择性好、环境适应性强、绝对定量测量的优点,可实现实时、在线、快速的气相组分浓度的精确测量,结合可实现气液高效连续分离的疏水透气膜,应用于原位海水溶解CH4、CO2气体组分高灵敏度探测,需要完成定量测量系统的小型化集成、大动态浓度范围快速且长期稳定测量两方面的内容。本文研究基于膜分离技术的水气分离富集方法,以及基于TDLAS直接吸收技术测量气体分压浓度原理,研制了适应水下工作环境的小型化溶解气体检测系统。本文针对海水溶解气体原位检测设备缺少精确浓度反演的问题,研究疏水透气膜高效分离、快速响应时间的连续测量、多谱线宽范围光谱探测等方法,首先系统研究了气液分离方法及传质过程,提出利用疏水透气膜搭建样品水脱气装置的水气分离富集方法,解决传统的雾化方式气液分离效率低、响应时间长等问题;针对分离后的溶解气体中水汽浓度高、气体组分复杂等特点,以2927.95 cm-1和4989.97 cm-1附近作为目标吸收线,开展CH4和CO2共存气体组分的光谱干扰特性研究;采用二色面镜实现近红外和中红外波长高效耦合,开展商用Herriot吸收池内溶解气体浓度同时探测和定量反演方法研究。针对原位测量海水中溶解气体浓度的需求,基于直接吸收光谱技术,选用中心波长为6047.0 cm-1和4989.97 cm-1的两只DFB激光器分别作为测量CH4、CO2的光源,建立一套小型化溶解CH4、CO2浓度在线测量样机;根据海水应用环境温度变化范围大的特性,研究对温度波动免疫、低功耗、高可靠性的激光测量系统,自主设计了基于FPGA和DDS结合的激光器电流调谐控制电路,为进一步减小激光器中心波长偏移给光谱处理带来的影响,采用MCU+FPGA主从处理器协同工作结构设计锁频控制电路,通过实时闭环反馈调整激光器调谐范围输出,实现在0～55℃温度变化范围内激光中心频率稳定性提高约8倍;针对原位海水测量环境扰动和水汽聚集引起的光谱吸收背景实时变化,给光谱精确反演带来影响,提出MCU处理器上实现高效率、高精度的浓度在线反演算法,在嵌入式实时系统中采集处理光谱信号,拟合基线得到吸光度,并实现基于LM算法的Voigt全线型拟合;针对常压下6047.0 cm-1附近CH4三条谱线的吸收光谱高度重合,采用全线型Voigt多峰叠加的方式拟合,测量的吸收光谱与拟合线型之间残差在±0.0003以内,CO2吸光度拟合的最大偏差为1.10e-4,验证了下位机实现在线Voigt拟合方法的精度;研究仪器集成化中系统噪声的来源并给出具体光学或电子学手段以提高系统灵敏度。针对TDLAS溶解气体测量结果的验证,对该样机进行测量精准度标定、检测限分析、以及连续测量对比。两种气体吸收信号标定的积分面积和标准浓度之间的线性度均高于0.999,当平均测量时间为88s时,CO2的测量精度为4.18 ppm,当平均测量时间达80s,CH4最低检测限为1.49 ppm,相对于标准状况下CO2和CH4在水中溶解度的检测限分别为0.14 μmol/L和2.11 nmol/L;连接溶解气体提取系统测量了不同流速下系统分离平衡响应情况,在水流速为3 L/min时,溶解CH4气体平衡响应时间小于3 min,并将该方法与常用Picarro监测仪联用,对自来水中溶解气体进行测量对比,结果表明两者具有很好的一致性,验证了所搭建溶解气体分离测量系统的工作性能。研制的小型化溶解气体原位检测系统在三亚市进行了外场实验,利用中空纤维膜接触器的脱气操作,定量检测了表层海水中溶解CO2的浓度,测量结果表明,原位分析仪具有连续测量溶解气体的能力,具有更好地帮助了解海洋环境中的物理和地球化学过程方面的潜力。
二、CO_2激光可调谐边带的获得及特性测量（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、CO_2激光可调谐边带的获得及特性测量（论文提纲范文）
（1）近红外CO2精密分子光谱测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 气体检测方法 |
| 1.2.1 差分光学吸收光谱技术 |
| 1.2.2 傅立叶变换光谱技术 |
| 1.2.3 可调谐半导体激光吸收光谱技术 |
| 1.2.4 光腔衰荡光谱技术 |
| 1.3 国内外发展现状 |
| 1.3.1 光腔衰荡光谱技术欧美等国家研究现状 |
| 1.3.2 光腔衰荡光谱技术国内研究现状 |
| 1.4 主要研究内容和工作安排 |
| 1.4.1 论文主要研究内容 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 光腔衰荡光谱技术 |
| 2.1 光谱学的简介 |
| 2.2 吸收光谱 |
| 2.2.1 光子吸收原理 |
| 2.2.2 基本吸收光谱原理 |
| 2.3 光腔衰荡光谱技术测量原理 |
| 2.4 CRDS测量衰荡时间的灵敏度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高精度锁定衰荡装置的研究 |
| 3.1 衰荡腔 |
| 3.2 误差信号 |
| 3.3 锁腔实验系统结构组成 |
| 3.4 锁定结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光腔衰荡光谱技术测量痕量气体的研究 |
| 4.1 基于外腔式半导体激光器的稳频CRDS装置 |
| 4.1.1 腔长稳定系统 |
| 4.1.2 光谱测量系统 |
| 4.1.3 装置气路系统 |
| 4.2 痕量气体测量 |
| 4.2.1 谱线的选择 |
| 4.2.2 衰荡信号的测量 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 二氧化碳光谱线型拟合与参数结果分析 |
| 5.1 光谱线型函数 |
| 5.2 光谱数据拟合 |
| 5.3 线型选择与谱线展宽参数分析 |
| 5.4 多光谱拟合结果 |
| 5.5 实验结果分析与对比 |
| 5.6 测量误差分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（2）长周期光纤光栅的特性及传感应用研究（论文提纲范文）
| 独创性说明 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 光纤传感器的发展 |
| 1.2 长周期光纤光栅传感器的发展与研究现状 |
| 1.2.1 长周期光纤光栅制备方法 |
| 1.2.2 长周期光纤光栅理论方面 |
| 1.2.3 长周期光纤光栅在光纤传感领域的应用 |
| 1.2.4 长周期光纤光栅在通讯领域的应用 |
| 1.3 布拉格光纤光栅传感器 |
| 1.4 光纤法布里-珀罗传感器 |
| 1.5 本论文的研究背景和主要研究内容 |
| 1.6 本论文的结构 |
| 2 长周期光纤光栅的理论分析与模拟 |
| 2.1 三层阶跃折射率光纤模式理论基础 |
| 2.2 长周期光纤光栅的耦合模理论 |
| 2.3 长周期光纤光栅的模式与耦合常数 |
| 2.4 长周期光纤光栅的模拟与分析 |
| 2.4.1 长周期光纤光栅导模和包层模有效折射率的计算 |
| 2.4.2 长周期光纤光栅光谱特性的模拟研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 长周期光纤光栅的制作技术 |
| 3.1 几种常用的长周期光纤光栅写入方法简介 |
| 3.1.1 逐点写入技术 |
| 3.1.2 振幅掩模法 |
| 3.1.3 微透镜阵列技术 |
| 3.1.4 物理变形法 |
| 3.2 高频CO_2激光脉冲烧写长周期光纤光栅原理及其制作 |
| 3.2.1 CO_2激光脉冲烧写长周期光纤光栅的机理及单面烧写的缺陷 |
| 3.2.2 三束聚焦CO_2激光脉冲制作技术 |
| 3.2.3 三束聚焦CO_2激光脉冲制作的长周期光纤光栅的光谱特性 |
| 3.3 长周期光纤光栅的偏振相关损耗特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 长周期光纤光栅的传感应用 |
| 4.1 长周期光纤光栅的温度特性 |
| 4.1.1 长周期光纤光栅的温度特性分析 |
| 4.1.2 CO_2激光脉冲烧写的长周期光纤光栅的温度特性 |
| 4.1.3 长周期光纤光栅和FBG温度特性对比 |
| 4.2 长周期光纤光栅应变特性 |
| 4.2.1 长周期光纤光栅应变测量原理 |
| 4.2.2 长周期光纤光栅的应变实验和讨论 |
| 4.3 长周期光纤光栅的弯曲特性 |
| 4.4 长周期光纤光栅的环境折射率敏感特性 |
| 4.4.1 长周期光纤光栅折射率敏感特性的数值分析 |
| 4.4.2 长周期光纤光栅的环境折射率敏感特性实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 长周期光纤光栅可调谐滤波器及在布拉格光纤光栅解调中的应用 |
| 5.1 温度可调谐的长周期光纤光栅带阻滤波器 |
| 5.2 布拉格光纤光栅动态应变解调技术 |
| 5.3 基于可调谐的长周期光纤光栅滤波器的布拉格光纤光栅动态应变解调系统 |
| 5.4 用长周期光纤光栅作强度解调的布拉格光纤光栅振动传感器 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 长周期光纤光栅和光纤EFPI传感器串联复用和解调方法研究 |
| 6.1 光纤法布里-珀罗腔传感器的解调方法 |
| 6.1.1 峰—峰法 |
| 6.1.2 傅立叶变换解调方法 |
| 6.1.3 离散腔长变换(DGT)算法 |
| 6.1.4 互相关解调算法 |
| 6.2 基于最小均方误差估计的光纤EFPI传感器腔长解调算法 |
| 6.2.1 算法的基本原理 |
| 6.2.2 算法性能的测试 |
| 6.3 长周期光纤光栅和光纤EFPI传感器串联复用系统 |
| 6.3.1 光纤EFPI传感器和长周期光纤光栅的串联复用原理 |
| 6.3.2 光纤EFPI传感器和长周期光纤光栅的串联复用实验结果 |
| 6.4 结论 |
| 7 总结 |
| 7.1 主要研究内容和结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A Gem-60L CO_2激光控制器 |
| 附录B SLED高稳定光源的研制 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| 主要科研成果 |
| 发明专利证书 |
| 发明专利受理申请书 |
| 致谢 |
| 大连理工大学学位论文版权使用授权书 |
（3）变价离子掺杂硅酸盐微晶玻璃结构与光学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 透明微晶玻璃 |
| 1.2.1 透明微晶玻璃概述 |
| 1.2.2 微晶玻璃的成核与生长理论 |
| 1.2.3 微晶玻璃的析晶机理 |
| 1.2.4 微晶玻璃的分类 |
| 1.3 光功能微晶玻璃的光学应用 |
| 1.3.1 太阳能光谱转换(以Cr~(3+)离子为例) |
| 1.3.2 激光增益介质(以Cr~(2+)离子为例) |
| 1.3.3 可饱和吸收体(以Co~(2+)离子为例) |
| 1.3.4 光通讯波段光放大(以Ni~(2+)离子为例) |
| 1.3.5 白光LED(以Mn~(4+)离子为例) |
| 1.3.6 光学温度计(以Cr~(3+)离子为例) |
| 1.4 本课题的来源、研究意义及研究的主要内容 |
| 1.4.1 课题的来源 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 1.4.3 研究的主要内容 |
| 第二章 样品的制备与测试表征 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 样品的制备方法 |
| 2.2.1 玻璃与微晶玻璃的制备方法 |
| 2.2.2 玻璃与微晶玻璃光纤的制备方法 |
| 2.3 材料测试表征与仪器设备 |
| 2.3.1 热分析 |
| 2.3.2 X射线衍射 |
| 2.3.3 显微维氏硬度 |
| 2.3.4 激光共聚焦显微拉曼光谱 |
| 2.3.5 扫描电子显微镜 |
| 2.3.6 透射电子显微镜 |
| 2.3.7 X射线吸收光谱 |
| 2.3.8 透过/吸收光谱 |
| 2.3.9 氙灯激发的荧光光谱与荧光衰减曲线 |
| 2.3.10 激光二极管激发的荧光光谱 |
| 2.3.11 微区元素分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 Cr离子掺杂B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃结构与光学性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品的设计与制备 |
| 3.3 晶化条件与相组成 |
| 3.4 表面硬度分析 |
| 3.5 Cr离子掺杂对玻璃析晶行为的影响 |
| 3.6 Cr离子掺杂微晶玻璃的光学性能研究 |
| 3.7 Cr离子掺杂微晶玻璃的发光性能与温度依赖关系 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 Cr离子掺杂MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃结构与光学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品的设计与制备 |
| 4.2.1 基质玻璃的设计与制备 |
| 4.2.2 微晶玻璃光纤的设计与制备 |
| 4.3 晶化条件与相组成 |
| 4.4 Cr离子掺杂微晶玻璃的光学性能研究 |
| 4.5 Cr离子掺杂微晶玻璃的被动调Q特性研究 |
| 4.6 Cr离子掺杂微晶玻璃光纤的制备与表征 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 Eu离子掺杂BaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃结构与光学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品的设计与制备 |
| 5.3 晶化条件与相组成 |
| 5.4 多尺度结构微晶玻璃的结构表征 |
| 5.5 多尺度结构微晶玻璃的光学透过性能研究 |
| 5.6 Eu离子掺杂多尺度结构微晶玻璃的光学性能研究 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 Fe离子掺杂K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃结构与光学性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 样品的设计与制备 |
| 6.3 晶化条件与相组成 |
| 6.4 Fe离子掺杂对玻璃析晶行为的影响 |
| 6.5 Fe离子掺杂微晶玻璃的光学性能研究 |
| 6.6 Fe离子掺杂微晶玻璃的超快载流子响应特性 |
| 6.7 Fe离子掺杂微晶玻璃的红外辐射性能研究 |
| 6.8 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（4）基于孤子自频移效应的中红外波长可调谐光纤激光研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 实现波长可调谐激光器的技术手段 |
| 1.3 中红外波长可调谐飞秒脉冲光纤激光的研究进程 |
| 1.3.1 基于孤子自频移效应的拉曼激光的研究进程 |
| 1.3.2 中红外波段飞秒脉冲激光器的研究意义 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 基于孤子自频移效应的理论基础及其数值分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤中的物理效应 |
| 2.2.1 色散特性 |
| 2.2.2 非线性效应 |
| 2.3 光纤中的光传输理论 |
| 2.3.1 单模光纤中的光传输原理 |
| 2.3.2 GNLSE的数值求解 |
| 2.4 拉曼孤子自频移效应 |
| 2.4.1 受激拉曼散射 |
| 2.4.2 孤子与孤子自频移效应 |
| 2.5 光纤中拉曼孤子自频移的数值分析 |
| 2.5.1 峰值功率对拉曼孤子的影响 |
| 2.5.2 脉冲宽度对拉曼孤子的影响 |
| 2.5.3 光纤长度对拉曼孤子的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于传统孤子脉冲的拉曼孤子激光器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传统孤子脉冲及波长可调谐拉曼孤子激光器 |
| 3.2.1 传统孤子脉冲光纤激光器 |
| 3.2.2 波长可调谐的拉曼孤子激光器 |
| 3.3 基于里奥滤波器的传统孤子脉冲及波长可调谐拉曼孤子激光器 |
| 3.3.1 基于里奥滤波器的传统孤子脉冲光纤激光器 |
| 3.3.2 波长可调谐的拉曼孤子激光器 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于耗散孤子脉冲的拉曼孤子激光器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 耗散孤子脉冲及波长可调谐拉曼孤子激光器 |
| 4.2.1 耗散孤子脉冲光纤激光器 |
| 4.2.2 波长可调谐的拉曼孤子激光器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）新型长周期光纤光栅特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 引言 |
| 1.1 光纤光栅的发展 |
| 1.2 光纤光栅的分类 |
| 1.2.1 按光纤光栅的周期分类 |
| 1.2.2 按光纤光栅的波导结构分类 |
| 1.2.3 按光纤光栅的形成机理分类 |
| 1.2.4 按光纤光栅的材料分类 |
| 1.3 光纤光栅的应用 |
| 1.3.1 光纤光栅在通信领域的应用 |
| 1.3.2 光纤光栅在传感领域的应用 |
| 1.4 长周期光纤光栅的研究现状 |
| 1.4.1 长周期光纤光栅写入方法的研究现状 |
| 1.4.2 长周期光纤光栅形成机理的研究现状 |
| 1.4.3 长周期光纤光栅理论的研究现状 |
| 1.4.4 长周期光纤光栅通信应用的研究现状 |
| 1.4.5 长周期光纤光栅传感应用的研究现状 |
| 1.4.6 长周期光纤光栅可调谐性和稳定性的研究现状 |
| 1.5 本课题的工作目的和研究范围 |
| 2 高频CO_2激光脉冲写入方法和形成机理 |
| 2.1 高频CO_2激光脉冲写入法 |
| 2.1.1 高频CO_2激光脉冲写入法介绍 |
| 2.1.2 高频CO_2激光脉冲写入法与其它写入法的区别 |
| 2.1.3 长周期光纤光栅横截面折射率分布和双折射 |
| 2.2 CO_2激光写入法的形成机理 |
| 2.2.1 残余应力释放 |
| 2.2.2 密度变化 |
| 2.2.3 掺杂剂热扩散 |
| 2.2.4 熔融变形 |
| 2.3 氢载对CO_2激光写入法的影响 |
| 2.4 CO_2激光写入的长周期光纤光栅高温稳定性 |
| 2.5 长周期光纤光栅写入法的比较 |
| 2.5.1 紫外光写入法 |
| 2.5.2 腐蚀刻槽法 |
| 2.5.3 离子束入射法 |
| 2.5.4 机械微弯变形法 |
| 2.5.5 局部加热写入法 |
| 2.6 小结 |
| 3 长周期光纤光栅的理论分析 |
| 3.1 耦合模理论 |
| 3.2 光纤布拉格光栅的模式耦合 |
| 3.3 长周期光纤光栅的模式耦合I |
| 3.3.1 自耦合率和交叉耦合率 |
| 3.3.2 谐振波长和带宽 |
| 3.3.3 传输谱的模拟计算 |
| 3.4 长周期光纤光栅的模式耦合II |
| 3.4.1 纤芯基模和包层模的有效折射率和传输常数 |
| 3.4.2 纤芯基模和包层模的模场分布和归一化常量 |
| 3.4.3 耦合系数和耦合常数 |
| 3.4.4 长周期光纤光栅的模式耦合方程 |
| 3.4.5 长周期光纤光栅的谐振波长 |
| 3.4.6 长周期光纤光栅透射谱的模拟计算 |
| 3.5 倾斜光纤光栅的模式耦合特性 |
| 3.6 小结 |
| 4 长周期光纤光栅的温度特性及应用 |
| 4.1 温度特性的理论分析 |
| 4.1.1 谐振波长的温度特性 |
| 4.1.2 损耗峰幅值的温度特性 |
| 4.2 高频CO_2激光脉冲写入的长周期光纤光栅的低温特性实 |
| 4.2.1 普通单模光纤中的长周期光纤光栅的温度特性 |
| 4.2.2 掺铒光纤中的长周期光纤光栅的温度特性 |
| 4.2.3 氢载光敏光纤中的长周期光纤光栅的温度特性 |
| 4.3 CO_2激光写入的长周期光纤光栅的高温特性 |
| 4.4 谐振波长温度敏感性的克服方法 |
| 4.5 温度特性的应用 |
| 4.6 小结 |
| 5 长周期光纤光栅的轴向应变特性及应用 |
| 5.1 轴向应变特性的理论分析 |
| 5.2 高频CO_2激光脉冲写入的长周期光纤光栅的轴向应变特性实验 |
| 5.3 轴向应变特性的应用 |
| 5.3.1 补偿谐振波长的温度敏感性 |
| 5.3.2 应变温度同时测量传感器 |
| 5.4 小结 |
| 6 长周期光纤光栅的弯曲特性及应用 |
| 6.1 高频CO_2激光脉冲写入的长周期光纤光栅的弯曲特性实验 |
| 6.1.1 弯曲实验装置 |
| 6.1.2 弯曲特性的方向相关性实验 |
| 6.1.3 弯曲中损耗峰的变化 |
| 6.2 弯曲特性的理论分析 |
| 6.2.1 谐振波长和损耗峰幅值的变化 |
| 6.2.2 弯曲特性的方向相关性分析 |
| 6.3 弯曲特性的应用 |
| 6.3.1 弯曲不敏感的长周期光纤光栅传感器 |
| 6.3.2 弯曲效应降低温度灵敏度 |
| 6.3.3 能判别弯曲方向的弯曲传感器 |
| 6.3.4 可调增益均衡器 |
| 6.4 提高长周期光纤光栅弯曲灵敏度和测量精度的方法 |
| 6.5 小结 |
| 7 长周期光纤光栅的扭曲特性及应用 |
| 7.1 高频CO_2激光脉冲写入的长周期光纤光栅扭曲特性实验 |
| 7.1.1 纯长周期光纤光栅的扭曲实验 |
| 7.1.2 较长光纤被扭曲的长周期光纤光栅扭曲实验 |
| 7.1.3 纯光纤扭曲实验 |
| 7.2 光纤扭曲特性的分析 |
| 7.2.1 偏振模地耦合系数 |
| 7.2.2 扭曲光纤中偏振态的演变 |
| 7.3 长周期光纤光栅扭曲特性分析 |
| 7.3.1 纯长周期光纤光栅扭曲特性分析 |
| 7.3.2 较长光纤被扭曲的长周期光纤光栅扭曲特性分析 |
| 7.4 扭曲特性的应用 |
| 7.4.1 能判别扭曲方向的扭曲传感器 |
| 7.4.2 降低长周期光纤光栅的偏振相关损耗 |
| 7.5 小结 |
| 8 长周期光纤光栅的横向负载特性及应用 |
| 8.1 高频CO_2激光脉冲写入的长周期光纤光栅横向负载实验 |
| 8.1.1 横向负载特性实验 |
| 8.1.2 横向负载特性的偏振相关性 |
| 8.2 光纤横向负载特性分析 |
| 8.2.1 横向负载导致的光纤折射率变化 |
| 8.2.2 横向负载引起的光纤光学主轴旋转 |
| 8.3 长周期光纤光栅横向负载特性分析 |
| 8.4 横向负载特性的应用 |
| 8.4.1 降低长周期光纤光栅的偏振相关性 |
| 8.4.2 温度和负载同时测量传感器 |
| 8.4.3 可调增益均衡器 |
| 8.5 小结 |
| 9 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录：攻读博士学位期间发表的论文和科研成果 |
（6）特种长周期光纤光栅基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤光栅的分类 |
| 1.2.1 按光纤光栅周期大小分类 |
| 1.2.2 按光纤光栅折射率调制分类 |
| 1.2.3 按光栅横截面折变分布分类 |
| 1.2.4 光纤光栅的其它分类法 |
| 1.3 布拉格光纤光栅研究进程及现状 |
| 1.4 长周期光纤光栅研究进程及现状 |
| 1.4.1 长周期光纤光栅写入方法及理论 |
| 1.4.2 长周期光纤光栅在通信中的应用 |
| 1.4.3 长周期光纤光栅在传感中的应用 |
| 1.5 本论文研究的目标及内容 |
| 1.5.1 问题的提出 |
| 1.5.2 立论及研究内容 |
| 2 长周期光纤光栅综合理论 |
| 2.1 多层圆均匀波导光纤中的模场 |
| 2.2 长周期光纤光栅耦合理论 |
| 2.2.1 光栅折变普适函数 |
| 2.2.2 光栅横截面折变离散方法 |
| 2.2.3 横截面均匀折变光栅 |
| 2.2.4 横截面非均匀折变光栅 |
| 2.3 环境响应基础理论 |
| 2.3.1 温度响应 |
| 2.3.2 轴向应变 |
| 2.3.3 横向负荷 |
| 2.3.4 扭曲响应 |
| 2.3.5 环境折射率响应 |
| 2.4 小结 |
| 3 CO_2 激光写入光栅的折变机理分析及测量 |
| 3.1 高频CO_2 激光写入装置及扫描方法 |
| 3.2 光纤折变机理 |
| 3.2.1 光纤拉制前后的热作用 |
| 3.2.2 CO_2 激光辐射光纤时的折变分析 |
| 3.3 光栅折射率测量 |
| 3.3.1 折射率测量原理 |
| 3.3.2 折射率测量实验 |
| 3.3.3 光栅传输谱的演变实验 |
| 3.4 小结 |
| 4 边缘折变型长周期光纤光栅 |
| 4.1 边缘折变型长周期光纤光栅理论 |
| 4.1.1 光栅折变模型 |
| 4.1.2 耦合系数 |
| 4.1.3 传输谱数值模拟 |
| 4.2 边缘折变型长周期光纤光栅的制作 |
| 4.3 边缘折变型光纤光栅的环境响应特性 |
| 4.3.1 温度特性 |
| 4.3.2 轴向应变特性 |
| 4.3.3 环境折射率特性 |
| 4.3.4 偏振相关损耗特性 |
| 4.4 潜在应用 |
| 4.5 小结 |
| 5 旋转折变型长周期光纤光栅 |
| 5.1 旋转折变型光纤光栅理论 |
| 5.1.1 螺旋折变型长周期光纤光栅 |
| 5.1.2 旋转折变型长周期光纤光栅 |
| 5.2 旋转折变型光纤光栅的制作 |
| 5.2.1 制作方法 |
| 5.2.2 制作中双折射对光栅模式耦合的影响 |
| 5.3 旋转折变型光纤光栅的环境响应特性 |
| 5.3.1 温度特性 |
| 5.3.2 轴向应变特性 |
| 5.3.3 扭曲特性 |
| 5.3.4 横向负载特性 |
| 5.3.5 环境折射率特性 |
| 5.3.6 偏振相关损耗特性 |
| 5.4 潜在应用 |
| 5.5 小结 |
| 6 非对称折变型超长周期光纤光栅 |
| 6.1 超长周期光纤光栅理论 |
| 6.2 超长周期光纤光栅的制作 |
| 6.3 超长周期光纤光栅的环境响应特性 |
| 6.3.1 温度特性 |
| 6.3.2 轴向应变特性 |
| 6.3.3 扭曲特性 |
| 6.3.4 环境折射率特性 |
| 6.4 小结 |
| 7 特种长周期光纤光栅的基础应用 |
| 7.1 耦合器 |
| 7.2 动态增益均衡器 |
| 7.3 可调谐滤波器 |
| 7.3.1 可调谐带阻滤波器 |
| 7.3.2 可调谐带通滤波器 |
| 7.4 多参数传感 |
| 7.4.1 温度自补偿高灵敏度应变计 |
| 7.4.2 温度自补偿高灵敏度扭曲计 |
| 7.4.3 温度自补偿高灵敏度折射率计 |
| 7.4.4 温度/应变/扭曲三参数同时测量低成本传感系统 |
| 7.5 小结 |
| 8 全文总结与展望 |
| 8.1 基本内容总结 |
| 8.2 论文创新点 |
| 8.3 论文不足及进一步研究计划 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）长周期光纤光栅理论及传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤光栅的发展 |
| 1.1.1 光纤光栅的发展概况 |
| 1.1.2 光纤光栅的分类 |
| 1.2 LPFG的研究现状 |
| 1.2.1 LPFG的写入方法及形成机理研究现状 |
| 1.2.2 LPFG的理论研究现状 |
| 1.2.3 LPFG在通信及传感领域应用的研究现状 |
| 1.3 PM-FBG及保偏LPFG的研究现状 |
| 1.3.1 PM-FBG的研究现状 |
| 1.3.2 保偏LPFG的研究现状 |
| 1.4 本课题的内容安排及创新点 |
| 1.4.1 论文安排 |
| 1.4.2 创新点 |
| 第二章 LPFG的理论研究及模拟仿真 |
| 2.1 LPFG的耦合模理论分析 |
| 2.1.1 纤芯基模模式及模场分布研究 |
| 2.1.2 包层模模式及模场分布 |
| 2.1.3 耦合系数和耦合常数 |
| 2.1.4 LPFG的模式耦合方程 |
| 2.2 LPFG传输谱的模拟分析 |
| 2.2.1 耦合模理论LPFG传输谱模拟方法 |
| 2.2.2 传输矩阵法LPFG传输谱模拟分析 |
| 2.2.3 LPFG的谐振波长模拟分析 |
| 2.2.4 LPFG的带宽模拟分析 |
| 2.2.5 LPFG的谐振峰值关系模拟分析 |
| 2.2.6 相移LPFG传输谱模拟分析 |
| 2.2.7 级联LPFG传输谱模拟分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 LPFG的写入方法及特性 |
| 3.1 LPFG的写入方法比较 |
| 3.1.1 振幅掩模法 |
| 3.1.2 微列透镜阵列法 |
| 3.1.3 离子注入法 |
| 3.1.4 逐点写入法 |
| 3.1.5 物理变形法 |
| 3.1.6 腐蚀刻槽法 |
| 3.1.7 飞秒激光写入法 |
| 3.2 LPFG温度及轴向应变特性理论分析 |
| 3.2.1 LPFG的温度特性理论分析 |
| 3.2.2 LPFG的轴向应变特性理论分析 |
| 3.3 紫外光写入LPFG特性 |
| 3.3.1 紫外光LPFG的写入 |
| 3.3.2 紫外光写入LPFG的温度特性 |
| 3.3.3 紫外光写入LPFG的轴向应变特性 |
| 3.4 高频CO_2激光写入LPFG特性 |
| 3.4.1 高频CO_2激光LPFG的写入 |
| 3.4.2 高频CO_2激光写入LPFG的温度特性 |
| 3.4.3 高频CO_2激光写入LPFG的轴向应变特性 |
| 3.5 机械感生长周期光纤光栅的特性 |
| 3.5.1 MLPFG的写入 |
| 3.5.2 MLPFG的温度特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于机械感生长周期光纤光栅的可调谐激光器 |
| 4.1 可调谐光纤激光器研究概述 |
| 4.1.1 光纤激光器 |
| 4.1.2 波长可调谐光纤激光器的原理 |
| 4.1.3 可调谐光纤激光器调谐滤波器 |
| 4.1.4 研究现状及存在的问题 |
| 4.2 基于MLPFG的可调谐激光器 |
| 4.2.1 980泵浦源的设计 |
| 4.2.2 环形腔掺铒光纤激光器激光器的基本结构 |
| 4.2.3 基于MLPFG的可调谐光纤激光器 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于LPFG滤波解调的振动检测系统 |
| 5.1 光纤振动传感器的分类 |
| 5.2 光纤光栅振动传感解调方案 |
| 5.2.1 非平衡M-Z干涉法解调 |
| 5.2.2 阵列波导光栅解调 |
| 5.2.3 高双折射光纤(HBF)环镜滤波解调 |
| 5.2.4 匹配光栅解调 |
| 5.2.5 边缘滤波解调 |
| 5.3 基于LPFG的滤波振动检测系统设计 |
| 5.3.1 LPFG滤波器选择 |
| 5.3.2 LPFG滤波解调系统设计 |
| 5.4 光纤光栅振动传感器的设计 |
| 5.4.1 低频振动传感器的设计及测试分析 |
| 5.4.2 高频振动传感器的设计及测试分析 |
| 5.5 复用扩展 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 LPFG横向负载传感器及解调灵敏度调谐系统 |
| 6.1 光纤横向负载特性分析 |
| 6.2 紫外光引入的LPFG横向负载特性 |
| 6.3 CO_2引入的LPFG横向负载特性 |
| 6.4 机械感生LPFG的横向负载传感器及解调系统 |
| 6.4.1 MLPFG的横向负载特性 |
| 6.4.2 高精度MLPFG横向压力传感系统 |
| 6.4.3 温度对系统测试的影响 |
| 6.5 基于机械感生LPFG的灵敏度调谐系统 |
| 6.5.1 FBG应变响应测试 |
| 6.5.2 灵敏度调谐系统 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 保偏光纤光栅理论研究及传感技术应用 |
| 7.1 保偏光纤简介 |
| 7.2 PM-FBG理论分析及实验研究 |
| 7.2.1 PM-FBG的写制 |
| 7.2.2 温度及轴向应力传感原理 |
| 7.3 温度及应力实验及结果分析 |
| 7.3.1 温度特性实验 |
| 7.3.2 轴向应力特性实验 |
| 7.4 基于PM-FBG的双波长可开关光纤激光器 |
| 7.4.1 双波长光纤激光器系统设计 |
| 7.4.2 双波长激光器实验结果及分析 |
| 7.5 单偏振激光器 |
| 7.5.1 偏振分束器 |
| 7.5.2 单偏振激光器系统设计 |
| 7.6 保偏长周期光纤光栅 |
| 7.6.1 保偏长周期光纤光栅理论研究 |
| 7.6.2 机械感生保偏长周期光纤光栅 |
| 7.7 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 论文工作总结 |
| 8.2 论文不足之处 |
| 8.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文、申请专利情况及参加的科研工作 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| 致谢 |
| 附图 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）基于TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及存在的问题 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 可调谐半导体激光吸收光谱 |
| 2.1 Beer-Lambert定律与吸收线型 |
| 2.2 直接吸收光谱 |
| 2.3 波长调制光谱 |
| 2.4 频率调制光谱 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于波长调制光谱的燃烧中CO和CO_2同时测量 |
| 3.1 吸收谱线的选择 |
| 3.2 实验系统的搭建 |
| 3.3 最佳实验条件的选择 |
| 3.3.1 最佳压强与调制幅度 |
| 3.3.2 最佳平均次数 |
| 3.4 系统评估 |
| 3.4.1 线性响应 |
| 3.4.2 Allan方差分析 |
| 3.4.3 系统响应时间 |
| 3.5 蜡烛燃烧产物中CO_2和CO浓度的测量 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于免校准波长调制光谱的空气中CO和CH4监测 |
| 4.1 免校准波长调制理论 |
| 4.2 WMS-2f/1f干扰免疫能力 |
| 4.2.1 测试系统搭建 |
| 4.2.2 WMS-2f/1f免疫能力 |
| 4.3 空气中CO和CH_4同时监测 |
| 4.3.1 吸收谱线的选择 |
| 4.3.2 实验系统的搭建与优化 |
| 4.3.3 系统评估 |
| 4.3.4 外场测量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 频率调制光谱的应用 |
| 5.1 FMS用于测量(3,0)带b~4Σ~ˉ-a~4Π系统NO吸收谱线 |
| 5.2 FMS用于抑制干涉噪声 |
| 5.2.1 理论基础 |
| 5.2.2 实验系统搭建及优化 |
| 5.2.3 实验验证与结果讨论 |
| 5.3 FMS系统的小型化及快速测量 |
| 5.3.1 系统小型化设计 |
| 5.3.2 系统最佳条件 |
| 5.3.3 系统性能评估 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间成果 |
（9）激光吸收光谱技术在工业生产过程及安全预警标识性气体监测中的应用（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 系统及工作原理 |
| 2.1 Beer-Lambert原理 |
| 2.2 谱线选择依据 |
| 3 系统组成及试验结果 |
| 3.1 管道抽取式测量方式 |
| 3.2 原位在线对射式测量方式 |
| 3.3 扩散探头式测量方式 |
| 3.3.1 全量程激光监测一体机形式 |
| 3.3.2 多点式无源传感器探头形式 |
| 3.4 无组织排放开放式监测方式 |
| 4 结论 |
（10）海水关键溶解气体高灵敏激光原位分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 海水溶解CH_4、CO_2气体原位检测技术概述 |
| 1.2.1 水下原位质谱检测方法 |
| 1.2.2 气敏传感技术 |
| 1.2.3 红外吸收检测技术 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 基于激光光谱溶解气体检测原理 |
| 2.1 气液分离方法研究 |
| 2.1.1 水气分离理论 |
| 2.1.2 膜分离传质模型 |
| 2.1.3 溶解气体分离提取方法 |
| 2.2 可调谐激光吸收光谱技术 |
| 2.2.1 光谱学基本理论 |
| 2.2.2 直接吸收光谱技术 |
| 2.2.3 调制吸收光谱技术 |
| 2.3 溶解气体红外吸收光谱检测的影响因素 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 溶解气体CH_4、CO_2高灵敏激光测量系统研制 |
| 3.1 溶解气体分离模块设计 |
| 3.1.1 标准溶解气体样品制备 |
| 3.1.2 水气分离富集验证 |
| 3.2 激光吸收光谱定量反演模型建立 |
| 3.2.1 吸收谱线选择 |
| 3.2.2 CH_4、CO_2激光器及其光电特性 |
| 3.2.3 气体测量光路设计 |
| 3.2.4 信号采集与处理电子学设计 |
| 3.3 小型化溶解气体检测系统设计 |
| 3.3.1 原位探测系统组成 |
| 3.3.2 调谐信号的产生与频率锁定 |
| 3.3.3 嵌入式光谱处理算法实现 |
| 3.3.4 系统中噪声分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 溶解气体测量系统性能测试与实验结果分析 |
| 4.1 系统性能分析 |
| 4.1.1 浓度标定实验 |
| 4.1.2 系统检测限分析 |
| 4.1.3 开放环境连续测量及对比 |
| 4.2 溶解气体测量实验结果与分析 |
| 4.2.1 配置溶液中溶解气体检测 |
| 4.2.2 自来水中溶解气体连续测量结果与比对 |
| 4.2.3 系统响应时间测量 |
| 4.3 外场试验及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、CO_2激光可调谐边带的获得及特性测量（论文参考文献）
- [1]近红外CO2精密分子光谱测量研究[D]. 张熙. 江苏大学, 2020(02)
- [2]长周期光纤光栅的特性及传感应用研究[D]. 宋世德. 大连理工大学, 2006(12)
- [3]变价离子掺杂硅酸盐微晶玻璃结构与光学性能研究[D]. 陈杰杰. 华南理工大学, 2019(01)
- [4]基于孤子自频移效应的中红外波长可调谐光纤激光研究[D]. 胡竹. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]新型长周期光纤光栅特性研究[D]. 王义平. 重庆大学, 2003(01)
- [6]特种长周期光纤光栅基础研究[D]. 朱涛. 重庆大学, 2008(06)
- [7]长周期光纤光栅理论及传感技术研究[D]. 姜明顺. 山东大学, 2010(08)
- [8]基于TDLAS的调制光谱技术及其在气体检测中的应用[D]. 邵李刚. 太原科技大学, 2019(04)
- [9]激光吸收光谱技术在工业生产过程及安全预警标识性气体监测中的应用[J]. 张志荣,孙鹏帅,庞涛,李哲,夏滑,崔小娟,吴边,徐启铭,董凤忠. 光学精密工程, 2018(08)
- [10]海水关键溶解气体高灵敏激光原位分析方法研究[D]. 李想. 中国科学技术大学, 2020(01)