[发明专利]带有饱和吸收光纤的环形腔内腔光纤激光器气体检测系统

权利要求书

1.一种基于饱和吸收光纤的环形腔内腔光纤激光气体检测系统,所述系统包括由依次连接的泵浦源、波分复用器、第一有源光纤、第一耦合器、布拉格光纤光栅和第二耦合器构成的环形光纤激光器；

光隔离器，耦合连接在所述第一有源光纤和所述第一耦合器之间，所述光隔离器用于避免逆向光在所述有源光纤中的传输，其中所述第一耦合器用于将经所述光隔离器隔离后的激光按照一定的功率比例分配为测量光束和强度检测光束；

第二有源光栅，连接在所述布拉格光纤光栅和所述第一耦合器之间作为饱和吸收体；

检测气室，连接在所述第一耦合器和第二耦合器之间并通入待测气体，并接收来自所述第一耦合器的测量光束并使其通过待测气体后输出给所述第二耦合器；

第一光电检测器，连接至所述第一耦合器的输出，以检测所述环形光纤激光器输出的激光强度生成第一光强度信号；

第二光电检测器，连接至所述第二耦合器的输出，接收经过检测气室的检测光束，生成第二光强度信号；

反馈控制单元，接收所述第一光强度信号和第二光强度信号，并生成反馈信号调节所述泵浦源和布拉格光纤光栅。

2.如权利要求1所述的气体检测系统，其中所述测量光束和强度检测光束的功率之比为98:2。

3.如权利要求1所述的气体检测系统，其中反馈控制单元的反馈控制方法包括如下步骤：

a）判断所述光纤激光器的输出是否稳定，若不稳定，输出第一反馈控制信号调节所述泵浦源的功率输出直至稳定；

b）判断所述光纤激光器输出的信号模式的波长范围是否覆盖待测气体的特征谱线，若不覆盖，则输出第二反馈控制信号调节所述布拉格光纤光栅的反射率直至覆盖；

c）比较所述第二光强度信号和所述反馈控制单元保存的参考信号，得到待测气体的浓度变化结果。

4.如权利要求3所述的气体检测系统，其中所述步骤b）中通过比较所述第二光强度信号的信号强度值是否显著小于第一光强度信号的信号强度来判断是否覆盖。

5.如权利要求3所述的气体检测系统，其中所述步骤c）中若当前测量的第一光强度信号的强度值大于所保存的参考信号的信号强度值，则所检测气体的浓度下降；若小于，所检测气体浓度增大。

6.如权利要求3所述的气体检测系统，其中还包括贴附在所述布拉格光纤光栅上的激光器控制单元，通过所述第二反馈控制信号来控制所述激光器控制单元的形变从而改变所述激光器的谐振腔腔长。

7.如权利要求6所述的气体检测系统，其中所述激光器控制单元采用PZT压电陶瓷或TE温控单元来实现。

8.如权利要求1所述的气体检测系统，所述波分复用器是1×2的波分复用器。

9.如权利要求1所述的气体检测系统，还包括球面透镜，用于将测量光束耦合进入检测气室并耦合出射。

10.如权利要求1所述的气体检测系统，其中所述第一和第二有源光纤为掺铒光纤、掺镱光纤、或铒镱共掺光纤。