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环形掺铒光纤激光器的自混合散斑测速研究

作　者: 陈世佳
导　师: 马力
学　校: 南昌大学
专　业: 光学工程
关键词: 环形掺铒光纤激光器速度测量自混合散斑干涉自相关
分类号: TN248
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

自混合散斑将自混合干涉与传统的散斑相结合,把散斑现象引入激光器谐振腔,与传统的双光束光路相比仅有一个光轴、紧凑、简单、易调节,是近年发展起来的一种新型的光学测试技术。光纤激光器相对于半导体激光器具有以下特点：器件占用空间小,调谐范围宽,单色性好,激光输出谱线多,激光阈值低,转换效率高。其中掺铒光纤激光器由于其工作波长处于光纤通信的第三窗口而快速发展,并且在光纤传感和通信等领域得到了广泛的应用。本文研究了一种基于强度自相关函数的环形光纤激光器自混合散斑速度测量方法。理论上,建立了环形掺铒光纤激光器光反馈理论模型,根据铒离子三能级系统的速率方程,推导了铒离子内光放大方程,利用该方程的稳态解研究外光反馈条件下激光器输出功率和频率的变化。以环形光纤激光器光反馈理论为基础,对自混合散斑信号进行强度自相关分析,推导自混合散斑信号自相关频率与构成外腔的粗糙物体运动速度之间的关系式。实验上,设计了环形掺铒光纤激光器自混合散斑测速实验系统,采集了不同速度下的自混合散斑信号,对其进行自相关分析,计算出自相关频率,得到自相关频率与物体速度之间的线性关系式。实验结果与理论分析结果相吻合,研究结果表明该方法可以用于物体运动速度的测量。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-17
  1.1 激光自混合干涉的研究进展  8-12
  1.2 散斑测量技术的现状  12-13
  1.3 自混合散斑干涉的研究现状  13-15
  1.4 课题来源及本文主要研究内容、意义  15-17
第2章光纤激光器自混合散斑基本理论  17-26
  2.1 激光自混合散斑  17-18
  2.2 掺铒光纤激光器光放大理论  18-22
  2.3 外光注入式环形光纤激光器自混合理论  22-26
第3章自混合散斑强度自相关研究  26-33
  3.1 自混合散斑信号处理方法  26-28
  3.2 自混合散斑信号的自相关理论分析  28-33
第4章自混合散斑速度测量实验及信号分析  33-46
  4.1 环形光纤激光器自混合散斑测速系统  33-36
    4.1.1 环形光纤激光器自混合散斑测速系统设计  33-34
    4.1.2 实验仪器  34-36
  4.2 自混合散斑实验信号的采集  36-39
  4.3 自混合散斑信号速度测量实验及自相关分析  39-46
    4.3.1 自混合散斑速度测量实验  39-41
    4.3.2 自混合散斑信号自相关频率与运动速度的关系  41-44
    4.3.3 采样时间对速度测量的影响  44-46
第5章总结与展望  46-48
  5.1 总结  46-47
  5.2 展望  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-53
附录A  53-54
攻读学位期间的研究成果  54

环形掺铒光纤激光器的自混合散斑测速研究

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