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连载专栏 | 第四期：光纤技术（第二章 - 下篇）
2026-09-28 11:26:49
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连载专栏 | 第四期：光纤技术（第二章 - 下篇）
An Introduction to Distributed Optical Fiber Sensors
光纤传感器系列
（Series in Fiber Optic Sensors）
作者：Arthur H. Hartog
研究专著
CRC 出版社（CRC Press）
泰勒与弗朗西斯集团（Taylor & Francis Group）
国际标准书号：
International Standard Book Number-13, ISBN-13）：
978-1-4822-5957-5
***部分：基础原理
Basic Principles
第二章：光纤技术（下篇）
Optical Fiber Technology
2.3 分布式传感系统中使用的主要组件
2.3.1 激光器
2.3.1.1 宽接触面半导体激光器
2.3.1.2 法布里-珀罗单模激光二极管
2.3.1.3 半导体分布反馈激光器
2.3.1.4 外腔反馈半导体激光器
2.3.1.5 有源相位 / 频率反馈的半导体分布反馈激光器
2.3.1.6 光纤分布反馈激光器
2.3.1.7 可调谐激光器
2.3.1.8 激光光源的符号
2.3.2 光学放大器
2.3.2.1 掺杂光学放大器
2.3.2.2 半导体光学放大器
2.3.2.3 光学放大器的符号
2.3.3 融合锥形耦合器
2.3.4 微体积光学器件
2.3.5 光隔离器、环行器和法拉第旋转镜
2.3.6 光纤布拉格光栅
2.3.7 调制器
2.3.7.1 声光调制器
2.3.7.2 电光调制器
2.3.8 开关
2.3.9 偏振控制器
2.3.10 连接器与熔接
2.3.11 探测器
2.3.12 其他符号
2.3 分布式传感系统中使用的主要组件
分布式光纤传感系统（DOFS）的构建需要能够产生（generate）、操控（manipulate）和探测（detect）光的组件。本节的目的不是解释这些组件的工作原理，而是描述它们的功能及典型特性。
2.3.1 激光器
激光器（Lasers）几乎在所有分布式光纤传感系统（DOFS）中都被使用，因为它们能够高效地将大功率激光注入光纤。然而激光器类型多样，这里按相干长度（coherence length）递增，即按光谱宽度减小的顺序介绍主要类型。一般来说激光器由一个增益介质（gain medium）组成，该介质可以放大通过其中传播的光，并辅以反馈，将放大的光再次送入增益介质进行增益循环。因此，从增益介质内的自发发射开始，会产生更强、更相干的光波，其特性既取决于增益介质，也取决于反馈的性质。通常，反馈提供了一个谐振结构（resonant structure），形成一个或多个模式，每个模式在窄光谱范围内发射。
2.3.1.1 宽接触面半导体激光器
***简单且***早期的半导体激光器由一个半导体增益区构成，该增益区是由直接带隙材料（如 GaAs）形成的 p - n 结，而反馈则通过激光芯片劈裂面（cleaved facets）的反射提供；激光芯片的长度通常为几百微米。该连接结构被设计用于同时约束电荷载流子和在增益区域内传播的光。作为电二极管（diode），这些器件在两侧均具有电接触。在宽接触面器件中，顶部电极宽度为几十微米（典型值约 75 μm）；因此，光发射沿该宽度形成一条线，在垂直于结面的平面内为单模，而在平行于结面的平面内，则呈现复杂的多模光场分布。由于这种发射模式，宽接触激光器只能高效地耦合到多模光纤中。然而，宽接触激光器功率较高，在脉冲工作条件下，75 μm 电极器件通常可输出超过 10 W 的峰值功率。
宽接触面激光二极管（broad contact laser diodes）适用于某些类型的拉曼多模分布式温度传感系统，因为这些系统对光谱纯度（spectral purity）的要求不高。它们同样适用于基于损耗的传感器，例如那些利用受控微弯作为传感机制的系统。
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北京巨泽科仪科技有限公司（英文名称Beijing Great Luster Technology Ltd，简称：巨泽科仪 Great Luster Technology，英文缩写GLT）。公司深耕分布式光纤传感、非接触视觉测量、传感器与数据采集、岩土工程四大核心业务领域，着力打造集自主研发、品牌代理、进出口贸易、技术服务于一体的综合性高科技服务平台。
公司始终聚焦前沿技术的引进与本土化落地，持续整合国内外优质科研与技术资源，为国内高等院校、科研院所及各类工程科研企业，提供高端精密测试设备，以及全流程、专业化技术支持。团队核心成员均具备相关专业学历背景，拥有多年行业深耕经验，深谙科研试验与工程监测的场景需求，可针对客户的个性化诉求，量身定制系统化、一体化的完整解决方案。同时，公司与国内外知名高校、科研机构建立了长期紧密的产学研合作关系，持续迭代技术、优化方案，确保每一项服务成果都能精准匹配客户的实际需求。
依托全球化资源布局，巨泽科仪构建了“自主自营+全球合作”的双轨技术与产品体系。公司拥有达斯源、OVIMETRIXS两大自营品牌，同时与全球行业标杆品牌达成深度战略合作，合作厂商既覆盖英国SINTELA、英国OptaSense、德国APSensing、日本TML、美国JEWELL、美国VIAVI等国际知名品牌，也包含先临三维、深视智能等国内头部科技企业。在深耕自有品牌、整合全球先进技术的基础上，公司始终坚持自主创新，自主研发出核心产品DIC全场应变测量系统，凭借深厚的技术积淀与扎实的研发实力，为客户提供高品质、专业化的科研技术支撑与定制化整体解决方案。
