陶瓷12中間的空隙中，粘貼位置為靠近光柵的且已剝掉涂覆層的尾纖部分，將粘貼上DBR-MFL11的壓電陶瓷12固定入金屬密閉容器15中形成密封氣室，氣室與外界通過DBR-MFL的尾纖14(帶涂覆層的普通光纖)進(jìn)行連接。待測氣體為氮氣13時，氮氣13輸入至金屬密閉容器15中。
[0047]實施例2:和實時例I相同，只是待測氣體為氨氣，DBR-MFL輸出激光波長為1544nm。
[0048]實施例3:和實時例I相同，只是待測氣體為一氧化碳，DBR-MFL輸出激光波長為1567nm0
[0049]實施例4:和實時例I相同，只是待測氣體為二氧化碳，DBR-MFL輸出激光波長為1573nm0
[0050]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)用于檢測有源氣體，包括已封裝的分布式布拉格反射-微納光纖激光器，該激光器與波分復(fù)用器的輸入端相連，波分復(fù)用器的輸出端分兩路，一路與栗浦光源相連，另一路依次與隔離器、光電探測器及鎖相放大器相連，所述鎖相放大器還與處理器的輸入端相連，處理器的輸出端分別輸出低頻鋸齒波信號及高頻正弦波信號，所述低頻鋸齒波信號及高頻正弦波信號均傳輸至加法器進(jìn)行運算，加法器的輸出連接至激光器； 處理器同時產(chǎn)生一個低頻鋸齒波信號及一個高頻正弦波信號，一個低頻鋸齒波信號及一個高頻正弦波信號通過加法器接入激光器的氣室，通過改變氣室中壓電陶瓷驅(qū)動電壓的大小來實現(xiàn)對輸出激光波長的調(diào)制，同時通過給鎖相放大器提供一個激光器的高頻正弦波信號二倍頻的參考信號，進(jìn)行鎖相解調(diào)獲得含有吸收氣體濃度信息的二次諧波信號，最后通過處理器多次采樣并進(jìn)行平均處理，通過上位機(jī)實時顯示氣體濃度。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，所述栗浦光源通過其所帶尾纖與波分復(fù)用器的輸入端相連;激光器粘貼固定在長條形壓電陶瓷上;激光器的尾纖與波分復(fù)用器的公共端相連接;波分復(fù)用器的輸出端連接到隔離器的正向輸入端，隔離器的輸出端連接入氣體處理單元。3.如權(quán)利要求2所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，該氣體處理單元包括光電探測器、鎖相放大器和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列處理器，其中光電探測器的輸入端和隔離器的輸出端相連接，光電探測器的輸出端與鎖相放大器輸入端相連，鎖相放大器的輸出端接入現(xiàn)場可編程邏輯門陣列處理器。4.如權(quán)利要求1所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，基于微納摻鉺光纖的激光器為分布式布拉格反射-微納光纖激光器，所述激光器包括由摻鉺的微納光纖作有源介質(zhì)，單模光纖刻入布拉格光柵作為諧振腔共同構(gòu)成； 所述摻鉺的微納光纖為由一塊摻鉺塊狀玻璃借用藍(lán)寶石光纖通過直接拉伸法拉制而成； 通過紫外光照射相位掩膜板的方法寫入選取的兩段單模光纖分別形成布拉格光柵，每個布拉格光柵兩端的尾纖長度不相等； 將拉伸到設(shè)定數(shù)值以下的摻鉺的微納光纖兩端分別接入一個布拉格光柵，兩個布拉格光柵接入端均為較短尾纖的一端，布拉格光柵上有多個溶接點，布拉格光柵上還設(shè)有涂覆層。5.如權(quán)利要求4所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，將拉伸到設(shè)定數(shù)值以下的摻鉺的微納光纖兩端分別接入一個布拉格光柵，接入方法為熔接機(jī)直接恪接。6.如權(quán)利要求4所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的摻鉺的微納光纖的纖芯直徑在Ιμπι以下。7.如權(quán)利要求4所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，在封裝時，將分布式布拉格反射-微納光纖激光器粘貼固定在長條形壓電陶瓷上，使得中間的摻鉺的微納光纖以及已剝掉涂覆層的布拉格光柵部分都懸空在壓電陶瓷中間的空隙中，粘貼位置為靠近光柵的且已剝掉涂覆層的尾纖部分，將粘貼上分布式布拉格反射-微納光纖激光器的壓電陶瓷固定入金屬密閉容器中形成密封氣室，氣室與外界通過分布式布拉格反射-微納光纖激光器的尾纖進(jìn)行連接。8.如權(quán)利要求4所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，摻鉺的微納光纖為裸纖，兩個布拉格光柵的光柵部分以及較短尾纖部分均為剝掉涂覆層的裸纖。9.如權(quán)利要求1-8任一所述的一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)，其特征是，基于微納摻鉺光纖的激光器在制作時: 選取一塊摻鉺塊狀玻璃，借用藍(lán)寶石光纖通過直接拉伸法將摻鉺塊狀玻璃拉制成纖芯直徑小于設(shè)定數(shù)值的摻鉺的微納光纖； 選取兩段單模光纖，通過紫外光照射相位掩膜板的方法寫入布拉格光柵，要求布拉格光柵一端尾纖較短，一端尾纖較長； 在拉伸到設(shè)定數(shù)值以下的摻鉺的微納光纖兩端分別接入布拉格光柵，接入方法為熔接機(jī)直接熔接，兩個布拉格光柵接入端均為較短尾纖的一端，較長尾纖的一端形成為分布式布拉格反射-微納光纖激光器兩端的尾纖； 其中摻鉺的微納光纖為裸纖，兩個布拉格光柵的光柵部分以及較短尾纖部分均為剝掉涂覆層的裸纖。10.如權(quán)利要求9所述的基于微納摻鉺光纖的檢測系統(tǒng)的工作方法，其特征是，該系統(tǒng)用于檢測有源氣體，包括以下步驟: 根據(jù)待測氣體選取與該氣體相適應(yīng)的輸出激光波長的分布式布拉格反射-微納光纖激光器作為傳感基元，采用與該待測氣體相適應(yīng)的栗浦源，在該激光器的諧振腔內(nèi)，在產(chǎn)生激光過程中有一部分能量的激光以倏逝場的形式外溢到纖芯外表面的空氣中傳播并與待測氣體相互作用； 此時將激光器固定在壓電陶瓷上并裸露在待測氣體中，通過改變壓電陶瓷驅(qū)動電壓的大小來實現(xiàn)對輸出激光波長的調(diào)制，當(dāng)這部分光的波長掃描過待測氣體吸收峰時，激光器產(chǎn)生的激光能量會因氣體吸收而產(chǎn)生一定比例的衰減； 最終激光器輸出激光經(jīng)過波分復(fù)用器的一端輸出并經(jīng)過隔離器后由光電探測器接收并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換； 產(chǎn)生電流信號由負(fù)反饋放大電路轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)放大后進(jìn)入鎖相放大器，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列處理器同時產(chǎn)生一個低頻鋸齒波和一個高頻正弦波通過加法器接入氣室，通過改變氣室中壓電陶瓷驅(qū)動電壓的大小來實現(xiàn)對輸出激光波長的調(diào)制； 通過給鎖相放大器提供一個與激光器的高頻正弦波信號二倍頻的參考信號進(jìn)行鎖相解調(diào)獲得含有吸收氣體濃度信息的二次諧波信號，最后通過處理器多次采樣并進(jìn)行平均處理，通過上位機(jī)實時顯示氣體濃度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微納摻鉺光纖的激光器的檢測系統(tǒng)及方法，該激光器為分布式布拉格反射-微納光纖激光器，所述激光器包括由摻鉺的微納光纖作有源介質(zhì)，單模光纖刻入布拉格光柵作為諧振腔共同構(gòu)成；所述摻鉺的微納光纖為由一塊摻鉺塊狀玻璃借用藍(lán)寶石光纖通過直接拉伸法拉制而成；通過紫外光照射相位掩膜板的方法寫入選取的兩段單模光纖分別形成布拉格光柵，每個布拉格光柵兩端的尾纖長度不相等；本發(fā)明將微納光纖的強(qiáng)倏逝場場置于光纖激光器諧振腔中，檢測靈敏度可以提高幾個數(shù)量級，實現(xiàn)了激光輸出與傳感一體化。
【IPC分類】G01N21/39
【公開號】CN105699327
【申請?zhí)枴緾N201610140734
【發(fā)明人】朱存光, 王朋朋, 王仁德, 王光偉, 陶雪辰, 鄭志麗, 孟雙雙, 崔婷婷
【申請人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年3月11日