直线腔掺铒光纤激光器有源内腔吸收型气体检测灵敏度分析

景 磊，姚建铨，陆 颖，黄晓慧

(1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072；2. 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072)

利用高灵敏度的检测技术对弱吸收、低浓度气体分子的痕量检测一直是气体传感的重要研究内容．自1992年Baev等[1]成功利用二极管作为光源实现有源内腔吸收气体探测以来，有源内腔气体检测技术受到人们的广泛关注并迅速发展起来．近年来，得益于光纤激光技术和光纤传感技术的发展，光纤有源内腔气体检测技术也迅速发展起来，成为气体检测技术的研究热点之一[2-6]．2004年，Zhang等[2]报道了基于掺铒光纤激光器的乙炔气体传感理论分析和实验，得到90倍的灵敏度提高因子．2008年 Liu等[4]报道了基于波长调制技术的有源内腔气体检测技术．2010年，Li等[5]讨论了环形腔掺铒光纤激光器有源内腔气体检测技术，详细讨论了泵浦光功率、光纤长度、激光器谐振腔损耗等因素对灵敏度提高的影响．以往的理论和实验研究对激光器阈值附近的非线性效应讨论较多，未涉及模式竞争对灵敏度气体检测的影响，笔者从激光原理出发，详细讨论了腔镜反射率、阈值附近增益的非线性效应和模式竞争对有源内腔气体检测灵敏度的影响．

1 直线腔掺铒光纤激光器内腔吸收气体检测实验装置

有源内腔气体检测技术是指将样品置于激光谐振腔内的气体检测技术，也就是说激光谐振腔内除激光增益介质外还有被测样品作为吸收介质……