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  • 光纖傳感器中光源的選用及比較

    作者:佚名 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間:2011-10-30 11:06 閱讀:4377 [投稿]
    在光纖傳感器的設(shè)計(jì)中,光源的選擇至關(guān)重要,本文對(duì)幾種常用光源的基本發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了描述,對(duì)其主要特性、適用場(chǎng)合等進(jìn)行了分析和比較,介紹了幾種新型的激光器,并對(duì)光纖傳感器用光源下一步的發(fā)展做出了預(yù)測(cè)和展望。
    2、光子晶體激光器 
    傳統(tǒng)激光器的性能正在逐漸地改進(jìn),但其中有一些缺陷似乎很難克服,例如,激光器發(fā)射波長(zhǎng)的變化使傳輸損耗發(fā)生變化;隨功率的增加線寬趨于飽和,并重新展寬;輻射角比較大,耦合效率不高。而如果在激光器中引入一帶有缺陷的光子晶體,即人為地制造出可以將光局限在其中的微腔(如圖7),這樣在光子帶隙中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)孤立的缺陷模,如果微腔中的激光介質(zhì)被激發(fā),那么就會(huì)產(chǎn)生具有缺陷模特征的激光,而當(dāng)微腔的Q值足夠大時(shí),缺陷模激光就會(huì)有很好的單色性,再以平面內(nèi)波導(dǎo)或平面外其它方式將其引出光子晶體,方向就可以很好地控制。此時(shí),自發(fā)輻射的能量幾乎全部用來(lái)發(fā)射激光,這就大大降低了激光器的閾值。這種小體積,低閾值甚至零閾值,高功率,易于光纖耦合而且可以在小區(qū)域密集分布的激光器也正是通常我們?cè)谠O(shè)計(jì)光纖傳感器選擇光源時(shí)所追求的;另外,光子晶體激光器本身還可以延伸到高靈敏的化學(xué)探測(cè)器設(shè)計(jì)中,并為探索許多基本的物理現(xiàn)象開(kāi)辟新的方向。 
    1999年,美國(guó)加州理工大學(xué)A.Scherer領(lǐng)導(dǎo)的研究組首次報(bào)道了可工作在室溫下且運(yùn)轉(zhuǎn)在1550nm的光子晶體激光器(圖8)。目前,貝爾實(shí)驗(yàn)室、英國(guó)斯溫頓Bath大學(xué)、丹麥Crystal Fiber A/S公司等都在大力地研究這種新型的激光器。A.J. Danner等人提出的雙缺陷光子晶體垂直腔面發(fā)射激光器更是集以上兩種激光器的優(yōu)勢(shì)于一體【11】。在我國(guó),今年四月份深圳市激光工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了功率達(dá)15W的光子晶體激光器。據(jù)預(yù)計(jì),在五年之內(nèi),高效光子晶體激光發(fā)射器將逐步實(shí)用化,繼而逐漸發(fā)展為激光器的主流。 
    3、其它 
    目前正在進(jìn)一步研究的激光器類型還有很多,如化學(xué)激光器、氣動(dòng)激光器、色心激光器、自由電子激光器、單原子激光器、X射線激光器等。這些激光器在各自性能上都具有獨(dú)到之處,但目前來(lái)說(shuō)成本還比較高,在光纖傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用還不是很廣泛;然而,可以預(yù)計(jì)隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟,這些激光器的價(jià) 格將逐漸下降,其性能上的某些特殊亮點(diǎn)也將逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。 
    四、展望 
    光源在很大程度上決定了光纖傳感器的發(fā)展,然而市場(chǎng)對(duì)光纖傳感器的需求和不斷提高的性能要求也反過(guò)來(lái)影響著光源的發(fā)展?梢灶A(yù)計(jì),將來(lái)光纖傳感器系統(tǒng)必將向著小巧、便捷、多用途、高靈敏性、低成本的方向發(fā)展,因而光源也必須在不斷降低成本的基礎(chǔ)上,逐漸集成化、模塊化。目前,國(guó)內(nèi)外很多科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始了集成光電子模塊(IOEM)的深入研究和開(kāi)發(fā),IOEM是將發(fā)光光源及探測(cè)器以及二者的輔助及激勵(lì)電路,甚至還有運(yùn)算部分集成在一起而構(gòu)成的一個(gè)模塊,它代表了光纖傳感器用光源的一種發(fā)展趨勢(shì)。另外,一些特種光源的研制及其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用必將不斷地給人們帶來(lái)驚喜。最后,如果光子晶體激光器能夠盡快的實(shí)用化,它將為激光器領(lǐng)域帶來(lái)一次巨大的變革,從而推動(dòng)光纖傳感器進(jìn)一步飛速發(fā)展。由于光子晶體操縱光波流動(dòng)的靈活性,預(yù)計(jì)將來(lái)有可能可以為每一種光纖傳感器的設(shè)計(jì)量身定做一種光子晶體光源,這樣,光纖傳感器必將更加靈活、高效,這也正是我們所期望的。
    參考文獻(xiàn): 
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    [2] 寧提綱, 張勁松, 裴麗等.  光纖光柵激光器[J].  光通信研究 2000 第3期 
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    [5] 程丙英. 光子晶體波導(dǎo)及光子晶體激光器[J].  物理教學(xué)  2003.2  25卷第2期[/M]
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