传感用分布反馈光纤激光器光反射问题及其对稳定性影响的研究

分布反馈（DFB）光纤激光器作为可探测微弱信号的传感元，在石油/矿藏勘探，水下物监测、周界安全等领域有着巨大的应用价值。光反射导致的DFB光纤激光器不稳定是目前光纤激光传感器在大规模组网过程中面临的核心技术难点。开展DFB激光器光反射和稳定性的研究，对于认识DFB光纤激光器中光反射的物理特性有着重要的科学意义，同时对于DFB光纤激光传感器的组网和实用化有着重要的研究意义。.本项目拟通过融合半导体激光器的复合腔、光纤光栅、以及瑞利背向散射等理论，建立DFB光纤激光器中光反射的理论模型，分析各种不同反射（如瑞利散射、旁瓣反射和光无源器件的回波反射等）对DFB光纤激光器稳定性的影响，明确不同结构参数和最大容忍光反射系数的关系，并在此基础上研究DFB光纤激光器抗光反射的方法，解决DFB光纤激光传感器实用化过程中必然面临的技术难点。

光反射对DFB光纤激光器的稳定性及其在光纤传感领域应用有着重要影响。本项目通过融合半导体激光器的复合腔、光纤光栅等理论，建立DFB光纤激光器中光反射的理论模型，围绕瑞利散射光的偏振特性和统计特性进行了详细的理论分析和实验研究，发现光源高相干情况下瑞利散射光的偏振态与入射光保持不变，光强分布符合修正的莱斯密度分布。分析瑞利散射、离散反射对DFB光纤激光器稳定性的影响，明确不同结构参数和最大容忍光反射系数的关系，结果表明光栅强度是决定最大容忍长度的关键参数，通过优化激光器参数有助于提高DFB光纤激光器抗光反射的能力。同时提出了偏振改变法和滤波法等措施消除或减小光反射对DFB光纤激光器的影响。