基于非线性AgGaSe2晶体的光纤 SO2传感器

根据SO2气体的吸收光谱,选择波长为1268nm的单极性半导体激光器和波长为1083nm的分布反馈式半导体激光器,经光纤耦合作为泵浦光并通过周期性极化的AgGaSe2晶体叠加,产生对SO2具有强吸收的7.4μm连续差频光,研制出一种光纤传感器,实现了对二氧化硫气体的检测.该传感器具有检测灵敏度高、稳定性好、结构简单及可在线测量等特点.实验结果表明,这种传感器的检测灵敏度为7.5×10-4.     

基于波长调制技术的内腔式气体传感研究

气体传感理论和实验研究已成为当今光纤传感领域的热点之一。波长调制法和有源内腔法是提高气体传感灵敏度的两种有效方式。结合上述两种气体传感方法,构建一个基于波长调制技术的内腔式气体传感系统。讨论气体吸收光谱二次谐波分量与气体浓度之间的函数关系,从理论和实验两方面确定系统的最佳参数。利用提取多条吸收谱线的二次谐波分量,采用平均算法进一步提高系统灵敏度,进行乙炔气体传感的灵敏度可达7.5×10-5。以光纤光栅作为波长参考,建立系统的波长-电压响应曲线,进而检测气体的吸收波长值。进行乙炔气体传感时吸收波长检测的绝对误差不超过0.445 nm。     

基于激光瞬态特性的内腔气体浓度光纤传感器

报道了一种基于掺铒光纤激光器瞬态特性的内腔吸收式气体浓度传感器.介绍了掺铒光纤激光器内腔吸收谱的基本原理,以及激光激射延迟时间与气体浓度的关系.用光纤环全反镜和光纤Bragg光栅构成F-P线形腔,通过调节光栅的反射波长,使激光激射波长落在乙炔的一个较强的吸收峰1532.83 nm上.通过测量激光激射延迟时间可以获得气体的浓度.实验证实了方案的可行性,该装置的灵敏度可以达到10×10~(-6).     

基于可调谐掺铒光纤激光器和掺铒光纤放大器的光声光谱气体分析仪

光声光谱技术用于检测低浓度乙炔气体具有灵敏度高、连续和快速实时在线测量的特点.采用近红外可调谐掺铒光纤激光器(TEDFL)串接大功率掺铒光纤放大器(EDFA)作光源,采用一阶纵向共振式双程吸收光声池,并运用波长调制和二次谐波榆测技术,研制出一种新的高灵敏度微量气体近红外光声光谱分析仪.在常温常压下对低浓度乙炔气体的实验测量结果表明,该系统的极限检测灵敏度达到1.3×10-9,其线性响应相关度达到0.99957,能够满足工业、环境监测和电力系统等对乙炔检测和分析的需要.     

串联FBG双波长光纤环形激光器及其有源传感

在得到串联光纤Bragg光栅(FBG)光纤环形激光器双波长输出的基础上,通过提取单个波长并加入了反馈,实现了光纤环形激光器的波分复用(WDM)及有源传感。理论分析了双波长光纤激光器的工作原理及通道间的增益竞争机制,并推导得出了带有光反馈的输出信号。实验结果显示,本文系统可用于实时测量多路振动靶的运动情况;通过研究不同条件下的系统输出,可以得出系统的输出信号与自混合干涉有着相同的灵敏度,可根据条纹的倾斜情况辨识待测物体的运动方向,同时可依据输出信号得到反馈靶面的运动情况。     

基于光反馈的双波长光纤环形激光器有源传感

提出了一种基于光反馈的双波长光纤环形激光器有源传感的模型。通过光纤光栅对激光器的波长进行选择, 输出不同波长的两路光反馈信号, 实现光纤环形激光器的波分复用。根据光纤环形激光器的超越方程, 理论上得出系统的输出变化。系统的输出信号与自混合干涉有着相同的灵敏度, 同时可根据条纹的倾斜情况辨别物体的运动方向。系统中的激光器不仅作为传感光源, 同时也作为传感敏感元件, 实现光纤环形激光器的有源传感。模拟分析了两路不同波长信号之间的变化关系, 考虑外部靶面位移大小对系统输出的影响。实验观测的结果与模拟结果相一致。     

多种气体一体化测量的光纤传感技术研究

基于气体在吸收峰波长下对光的吸收随浓度变化的原理,研制一种光纤式气体监测仪,根据被测气体的吸收峰对应的波长选择分布反馈式半导体激光器作为光源,采用不同频率的光源驱动电路实现对多种气体浓度的同时检测。对甲烷和乙炔气体浓度的检测实验表明,该系统具有一定的检测灵敏度和精度。     

多通道多气体光纤传感技术的研究

基于气体的近红外吸收机理,研究了一种可以检测多种气体的光纤传感器.根据被测气体的吸收峰对应波长选择不同的分布反馈式半导体激光器为光源.采用光纤多通道同时测量,配以独特设计的气室探头,可用于煤矿等恶劣环境.对甲烷和一氧化碳气体浓度的检测实验表明,该系统具有较高的灵敏度、精度、稳定性.     

1.53μm光纤光栅外腔半导体激光器乙炔吸收稳频

报道了1.53μm波段光纤光栅外腔半导体激光器的乙炔吸收稳频.通过理论分析参数选择,设计了光纤光栅外腔半导体激光器和光纤光栅调谐与调制结构.利用锁定放大器闭环控制布拉格波长,将激光器输出波长锁定在乙炔气体1530.37 nm的吸收峰上,频率稳定度达10-8.     

新型光纤CO气体传感器的研究

基于CO气体近红外吸收的机理,研究了一种光谱吸收型光纤CO气体传感器。通过光纤光栅和压电陶瓷(PZT)对宽带光源LED进行波长调制,获得窄带反射出射光,检测其二次谐波,实现CO气体的较高灵敏度测量。利用二次谐波与光纤光栅透射光强的比值来消除光路干扰。建立了谐波检测的数学模型,给出了CO气体的测量结果。实验表明,该仪器的检测灵敏度可达到0.2×10-6。     

Intra-Cavity Absorption Gas Sensors Using Wavelength Modulation and Wavelength Sweep

Wavelength modulation technique （WMT） and wavelength sweep technique （WST） are introduced into intra-cavity absorption gas sensors （ICAGS） for low concentration gas detection. The optimized parameters of the system maximizing the signal-to-noise ratio （SNR） are found. Calibration of acetylene concentration and gas recognition are both realized.     

可调谐二极管激光吸收光谱技术及其在大气质量监测中的应用

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收线的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析.在大气痕量气体和气体泄漏的监测中,为了提高探测的灵敏度,一般会根据具体情况对激光器采取不同的调制技术如波长调制、振幅调制、频率或者位相调制等,同时和长光程吸收池相结合使用,并辅之以各种噪声压缩技术.TDLAS不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测.报道了最近研制的一套可调谐二极管激光吸收光谱检测大气中甲烷浓度的实验装置,这套装置具有灵敏度高、检测限低(ppb量级)、易于集成为便携式痕量气体检测仪等优点,若激光器的调谐波长范围能覆盖1.3～1.8 μm或者在光路中装配几台窄范围可调谐激光器实现波长扫描范围覆盖1.3～1.8μm,则可同时实现对大气中诸多重要痕量气体如CO2、CH4、CO、CH2O、H2S、NH3、HCI、C2H2等的同步监测.     

Differential absorption measurement by use of self-seeded gain-switched Fabry-Perot laser diode

Differential absorption measurement for acetylene has been carried out by the use of a self-seeded, gain-switched Fabry-Perot (FP) laser diode. During the measurement, the two wavelengths from the laser output can be conveniently selected by switching the repetition frequency The system has flexible wavelength tunability, larger sensitivity than those based on DFBs, and high potential for multipoint, multiple gas sensing.     

基于数字信号处理器的激光光谱瓦斯监测系统

利用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,选择不受干扰的1653.72nm波长处的吸收线监测煤矿瓦斯浓度,并结合了高性能的数字信号处理器(DSP)和二次谐波检测技术,进一步降低了检测限,使检测限低于0.074mg/m3,实现了对瓦斯浓度高稳定性和高灵敏度的实时测量。     

近红外激光吸收光谱测量火焰中CO2气体浓度

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被测气体特征吸收光谱范围内的吸收光谱,实现气体的定量分析.这种方法具有高灵敏、高选择性、快速响应、在线测量等诸多优点.介绍了利用TDLAS技术测量火焰中二氧化碳浓度的实验方法,并对消除燃烧中气体湍流造成光强波动的方法进行了研究,得到了较理想的结果.     

Intra-Cavity Absorption Sensors for Gas Detection Using Wavelength Sweep Technique

Wavelength sweep technique (WST) is introduced into intra-cavity fiber laser (ICFL) for low concentration gas detection. The limitation induced by noise can be eliminated using this method, and the performance of the system is improved. The sensitivity of the system is reduced to less than 300 ppm. With WST, sweeping characteristic of the ICFL can be described according to known gas absorption spectra.     

掺Yb3+光纤环形激光器特性研究

本文利用国产半导体激光器泵浦掺Yb3+光纤环形激光器获得成功．掺Yb3+光纤长3 m,与1053 nm／980 nm波分复用器(WDM)构成交叉耦合型全光纤环形腔．总腔长为4 m,泵浦波长980 nm,激光波长为1042．3 nm,斜率效率9．6％,激光阈值低于0．5 mW,利用可调谐钛宝石激光器泵浦,得到该光纤激光器的最佳泵浦波长为978 nm．     

湍流对激光吸收光谱信号的影响及改善方法研究

为了解决可调谐激光二极管吸收光谱气体传感器在开放光路气体测量中,激光吸收光谱信号受到大气湍流的影响,使光谱信号幅度随大气湍流的波动而改变造成获取的气体吸收光谱信号形状发生畸变问题,改善湍流对激光吸收光谱信号的影响,提高信号检测灵敏度,采用改变激光波长扫描频率的办法进行了理论分析和实验验证,当激光波长扫描频率为2kHz时,吸收光谱相邻周期间的信号均方误差小于0.1。结果表明,该方法可以有效地改善激光吸收光谱信号受大气湍流的影响。     

掺Yb^3＋光纤环形激光器特性研究

本文利用国产半导体激光器泵浦掺Ｙｂ＾３＋光纤环形激光器获得成功,掺Ｙｂ＾３＋光纤长３ｍ,与１０５３ｎｍ／９８０ｎｍ波分复用器（ＷＤＭ）构成交叉耦合型全光纤环形腔,总腔长为４ｍ,泵浦波长９８０ｎｍ,激光波长为１０４２．３ｎｍ斜率效率９．６％,激光阈值低于０．５ｍＷ,利用可调谐钛宝石激光器泵浦,得到该光纤激光器的最佳泵浦波长为９７８ｎｍ。