【摘 要】
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光纤傅里叶变换光谱技术是在传统傅里叶变换光谱技术的基础上,采用光纤代替传统光路,光纤耦合器代替分束镜,光纤光程调制器代替扫描动镜,组成全光纤傅里叶变换光谱仪(Fiber F
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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光纤傅里叶变换光谱技术是在传统傅里叶变换光谱技术的基础上,采用光纤代替传统光路,光纤耦合器代替分束镜,光纤光程调制器代替扫描动镜,组成全光纤傅里叶变换光谱仪(Fiber Fourier Transform Spectrometer,FFTS)。它不仅具有傅里叶变换光谱仪高通量、多通道、高分辨率和高波数精度的特点,而且具有耐腐蚀,抗电磁干扰等众多优点。本文的重点是研究全光纤傅里叶变换光谱仪关键技术,以及开展FFTS在光纤Bragg光栅解调中的应用研究。
论文从干涉仪的基本理论出发,对光纤傅里叶变换光谱仪的原理进行了研究。研究了光纤色散、光纤双折射变化引起的光偏振态起伏和光纤耦合器分束比随波长变化对傅里叶变换光谱测量的影响,分别研究了上述问题相关的关键技术,提出了相应的解决方案,消除了上述因素对测量光谱的影响。
本文对光纤光程调制技术进行了研究,分别设计并实现了最大光程差达到2cm的基于压电陶瓷的光纤拉伸器和最大光程差达到10 cm的空气光程调制器。研究了双光束光纤干涉仪等臂长技术,并且在干涉仪两臂长为80 m的情况下,实现了干涉仪两臂的等臂长。为了消除压电陶瓷光程的非线性调制对测量光谱的影响,研究了均匀抽样算法,实现了干涉图的等光程间隔采样。研究了单、双边傅里叶变换光谱复原算法和相位校正算法,并设计了基于LabVIEW的光谱测量软件。
在上述研究工作的基础上,对窄带半导体激光器、宽带ASE光源光谱以及光纤Bragg光栅的反射谱和透射谱进行了测量,并与传统光栅光谱仪的测量结果进行了比较,以验证FFTS用于光谱测量的可靠性。开展了FFTS在光纤Bragg光栅波长解调中的应用研究,在FFTS最高光谱分辨率0.05 cm-1时,分别测量了光纤Bragg光栅的应变灵敏度和温度灵敏度,实验结果与光栅光谱仪的测量结果一致。
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