[发明专利]可调谐单纵模光纤激光器、气体浓度检测装置及方法

权利要求书

1.一种可调谐单纵模光纤激光器，其特征在于，包括光源模块及相连的光纤环路、选频环路，所述光源模块发出的光信号依次途经位于所述光纤环路中的波分复用器、掺饵光纤放大器、隔离器、环形器、耦合器，且途经所述耦合器的光信号的其中一部分回复至所述波分复用器，其中另一部分作为所述光纤激光器的总输出，同时，光信号依次途经位于所述选频环路中的所述环形器、偏振态控制器、掺饵光纤、环形谐振腔、光纤光栅组件、所述环形谐振腔、所述掺饵光纤、所述偏振态控制器而得到波长调制和强度调制的单纵模的光信号，且光信号回复至所述环形器，所述光纤光栅组件发出的光信号的波长在一定范围内可连续变化。

2.根据权利要求1所述的可调谐单纵模光纤激光器，其特征在于，所述波分复用器包括连接所述光源模块的第一波分复用器输入端及连接所述耦合器的第二波分复用器输入端，所述环形器包括连通所述光纤环路的第一环形器输入端、第一环形器输出端以及连通所述选频环路的第二环形器输入端、第二环形器输出端，所述耦合器包括连通所述第二波分复用器输入端的第一耦合器输出端及作为所述光纤激光器的输出端的第二耦合器输出端。

3.根据权利要求1所述的可调谐单纵模光纤激光器，其特征在于，所述光纤环路及所述选频环路均通过单模光纤实现连通。

4.根据权利要求1所述的可调谐单纵模光纤激光器，其特征在于，所述光纤光栅组件包括压电陶瓷、控制器及设置于所述压电陶瓷上的光纤光栅，其中，所述控制器用于控制所述压电陶瓷的振动频率而使得所述光纤光栅发出的光信号的波长在一定范围内可连续变化。

5.根据权利要求1所述的可调谐单纵模光纤激光器，其特征在于，所述光源模块为泵浦光源，且所述泵浦光源的输出波长为980nm、1480nm或1550nm。

6.一种可调谐单纵模获取方法，其特征在于，包括步骤：

提供一光信号；

耦合并放大光信号；

单向传输光信号；

通过扩大模式间隙、吸收多余模式、去除横模而获取波长调制和强度调制的单纵模的光信号，其中，光信号的波长在一定范围内可连续变化；

输出部分光信号至外接器件，并输出部分光信号再次进行耦合并放大操作。

7.一种气体浓度检测装置，其特征在于包括如权利要求1-5中任意一项所述的可调谐单纵模光纤激光器、信号发生器、光电探测器、锁相放大器、数据采集卡及处理模块，其中，所述光纤激光器产生的波长调制和强度调制的单纵模的光信号途经待测气体并进入光电探测器，所述光电探测器将所述光信号转换为电信号并将所述电信号传输至所述锁相放大器，所述信号发生器控制所述锁相放大器从所述电信号中提取二次谐波信号，且所述锁相放大器将所述二次谐波信号传输至所述数据采集卡，所述处理模块根据气体浓度及所述二次谐波信号的关系获取待测气体浓度。

8.根据权利要求7所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述信号发生器用于产生三角波信号及正弦波信号，所述三角波信号用于调节所述光纤光栅组件输出的光信号的波长值，所述正弦波信号作为所述锁相放大器提取二次谐波信号的参考信号，且所述正弦波信号用于调节所述光纤激光器的输出强度。

9.根据权利要求7所述的气体浓度检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括用于容纳待测气体的气体吸收池。

10.一种气体浓度检测方法，其特征在于包括步骤：

利用权利要求1-5中任意一项所述的可调谐单纵模光纤激光器产生波长调制和强度调制的单纵模的光信号；

光信号途经待测气体；

光信号转换为电信号；

从电信号中提取二次谐波信号；

根据气体浓度及二次谐波信号的关系获取待测气体浓度。