【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤激光传感检测
,尤其涉及一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统及方法。
技术介绍
痕量气体检测技术在环境保护、化工生产、资源开采、食品包装等众多行业和领域存在广泛的应用需求,如何对有毒、有害、易燃、易爆气体进行准确、快速检测已成为急需解决的重要问题之一。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。发展对工业烟尘、汽车尾气等主要空气污染物的检测预警技术是有效治理大气污染的一个先驱条件。另外在煤炭油气等矿产资源的开采过程中,设计新型智能的气体传感器以实现快速准确的在线监测能有效的避免因可燃气体泄漏而引起的火灾、爆炸、中毒等人身伤亡事故和财产损失。光纤气体传感器以本征安全、抗电磁干扰、耐高温高压,易远程传输和复用等优势越来越受到研究人员的重视。倏逝波型光纤气体传感器是利用待测气体与光纤中传输光场的相互作用来实现气体传感的一种新型传感器。与其它光纤气体传感器相比,具有结构相对简单、成本较低、可交叉分辨和形成分布式传感等优点。微纳光纤的出现为倏逝波型气体传感器提供了巨大的发展空间。作为较为特殊的光纤种类,微纳光纤不仅具有常规光纤的基本光纤性能,还有高机械强度、强约束能量、大倏逝场等特殊光学特性:虽然微纳光纤的直径尺度很小,其机械强度却很高,实验表明,直径为200nm微纳光纤的极限抗拉强度可达10GPa;微纳光 ...
【技术保护点】
一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统,其特征是,该系统用于检测有源气体,该系统的泵浦方式为双向泵浦,两个泵浦光源通过其所带尾纤分别与相应的波分复用器的输入端相连;已封装的掺铒微纳光纤的环形结激光器的尾纤分别与波分复用器的输出端相连接;选取其中一个波分复用器的输出端连接到隔离器的正向输入端,隔离器的输出端依次与光电探测器及锁相放大器相连,所述锁相放大器还与处理器的输入端相连,处理器的输出端分别输出低频锯齿波信号及高频正弦波信号,所述低频锯齿波信号及高频正弦波信号均传输至加法器进行运算,加法器的输出连接至激光器;处理器同时产生一个低频锯齿波信号及一个高频正弦波信号,一个低频锯齿波信号及一个高频正弦波信号通过加法器接入激光器的气室,通过改变气室中压电陶瓷驱动电压的大小来实现对输出激光波长的调制,同时通过给锁相放大器提供一个激光器高频正弦波信号二倍频的参考信号,进行锁相解调获得含有吸收气体浓度信息的二次谐波信号,最后通过处理器多次采样并进行平均处理,通过上位机实时显示气体浓度。
【技术特征摘要】
1.一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统,其特征是,该系统用于检测有源气
体,该系统的泵浦方式为双向泵浦,两个泵浦光源通过其所带尾纤分别与相应的波分复用器
的输入端相连;已封装的掺铒微纳光纤的环形结激光器的尾纤分别与波分复用器的输出端相
连接;选取其中一个波分复用器的输出端连接到隔离器的正向输入端,隔离器的输出端依次
与光电探测器及锁相放大器相连,所述锁相放大器还与处理器的输入端相连,处理器的输出
端分别输出低频锯齿波信号及高频正弦波信号,所述低频锯齿波信号及高频正弦波信号均传
输至加法器进行运算,加法器的输出连接至激光器;
处理器同时产生一个低频锯齿波信号及一个高频正弦波信号,一个低频锯齿波信号及一
个高频正弦波信号通过加法器接入激光器的气室,通过改变气室中压电陶瓷驱动电压的大小
来实现对输出激光波长的调制,同时通过给锁相放大器提供一个激光器高频正弦波信号二倍
频的参考信号,进行锁相解调获得含有吸收气体浓度信息的二次谐波信号,最后通过处理器
多次采样并进行平均处理,通过上位机实时显示气体浓度。
2.如权利要求1所述的一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统,其特征是,基于
掺铒微纳光纤环形结激光器为掺铒微纳光纤环形结激光器,所述激光器由掺铒的微纳光纤作
有源介质,环形结作为谐振腔;
所述掺铒的微纳光纤为由一块掺铒块状玻璃借用蓝宝石光纤通过直接拉伸法拉制而成;
所述掺铒微的纳光纤制成为环形结;
两段单模光纤,每个单模光纤的一端均制作为拉锥形与环形结的一端相连接,每个单模
光纤的另外一端形为尾纤。
3.如权利要求2所述的一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统,其特征是,两段
单模光纤,每个单模光纤的一端均制作为拉锥形与环形结相连接。
4.如权利要求3所述的一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统,其特征是,接入
方法为熔接机直接熔接,环形结上有多个溶接点。
5.如权利要求2所述的一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统,其特征是,所
述的环形结尾端分别与单模光纤相连接,单模光纤与环形结相连的一端被拉制为拉锥形。
6.如权利要求2所述的一种基于掺铒微纳光纤环形结激光器的检测系统,其特征是,所述
的掺铒的微纳光纤的纤芯直径在1μm以下。
7.如权利要求2所述的一种基于掺铒微纳光...
【专利技术属性】
技术研发人员:王朋朋,王仁德,朱存光,王光伟,陶雪辰,郑志丽,孟双双,崔婷婷,
申请(专利权)人:济南大学,
类型:发明
国别省市:山东;37
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