高稳定光纤频率调制光谱技术研究

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频率调制(FM)光谱技术作为一项高灵敏的激光光谱技术被广泛应用于气体检测等相关领域。但在其光纤化的过程中,会因为光纤器件的使用而诱发FM光谱中产生残余幅度调制(RAM)从而引起FM光谱信号不稳定及线型变化并最终影响对气体探测的灵敏度。本论文首先从理论上对FM光谱在不同探测相位的光谱线型进行了分析并对光纤FM光谱的表达式进行了详细的推导。在此基础上,利用Matlab对波长位于6544.4419cm-1附近的乙炔vl+V3带P5(e)支吸收线存在RAM的FM光谱进行了分析。从而确定了入射光纤电光调制器(fiber EOM)光的线偏振方向与fiber EOM e轴的夹角和fiber EOM中e轴与o轴的相位差是影响FM光谱线型的主要因素。而后根据理论分析提出利用Hansch-Couillaud (H-C)方案达到对fiber EOM中e轴与o轴相位差的伺服控制从而实现对光纤FM光谱中RAM的抑制。最后实验上测量了波长位于6544.4419cm-1附近的乙炔v1+v3带P5(e)支吸收线在应用H-C方案对fiber EOM施加反馈控制前后的FM光谱,并对测量结果与理论进行了最小二乘法拟合。实验结果和理论计算的拟合误差控制在信号幅度的4%以内,不仅验证了理论分析的正确性,同时也进一步说明H-C方案可以有效地抑制光纤FM光谱中的RAM。
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