基于红外吸收的光纤气体传感研究
随着人们对生活环境质量和生产安全的重视,气体监测、分析仪器或技术得到了飞速的发展。本课题利用具有优良光学性能的掺铒光子晶体光纤作为增益介质,研究了光纤气体传感的传感结构及传感光源对系统传感灵敏度的影响。
本文首先根据气体检测的工作原理,归纳了目前常见的气体痕量技术,分析了各种技术的优缺点,指出光学分析法相比其它气体传感技术的优势。阐述了光谱吸收型光纤气体传感设备及方案的优良特性,综述了国内外光纤传感技术的研究现状。
从应用角度从发,分析了光纤环形腔激光器应用于气体传感的优势。基于Er<sup>3+</sup>能级理论,阐述了激光的形成过程。
利用激光速率方程导出光纤激光环形腔中反转粒子数及光子数量表达式。基于红外吸收光谱法的传感原理,结合光子数量与吸收强度表达式对提高气体传感灵敏度的方法进行了分析,讨论了激光器的泵浦方式对气体传感系统的影响。
最后,分析了常见气体在近红外石英光纤低损耗窗口的吸收光谱。理论和实验分析了宽带激光光源的工作原理及输出特性,指出宽带激光光源存在一个最优气体传感泵浦功率。
介绍了系统中的关键器件及作用,在最优气体传感泵浦功率条件下 ...