光纤传感器中光源的选用及比较

（4）半导体激光二极管 
半导体激光二极管是在光纤传感系统中应用非常广泛的一种光源，其发光原理与上文中讨论的发光二极管的原理没有太大的差别，只是输出光由非相干光变为了相干光。半导体激光二极管作为激光器的一种，同样也必须满足有粒子数反转和光反馈两个要求。其使用的方法是向P型和N型限制层重掺杂，使费米能级间隔在PN结正向偏置下超过带隙实现粒子数反转。再利用与PN结平面相垂直的自然解理面（图2中A B）构成F-P腔。 
半导体激光二极管的发光特性如图3所示。在实际应用中必须对激光二极管提出两个要求，一是较低的门限电流，二是稳定的P-I曲线。我们用异质结来代替同质结就可以将门限电流降低两个数量级，而对于稳定性问题目前只有通过外加恒温和光反馈等来加以改善。
半导体激光二极管效率高、体积小，波长范围较宽，价格低，在光纤传感中使用非常方便，特别是在光纤混合传感器中，经常采用较大功率的激光二极管作为光源，通过光电转换后给传感器探头提供电功率。目前，用这种方式实现的光推动温度、压力等传感系统已经实用化了。半导体激光二极管最致命的弱点在于工作一定时间后其性能将逐渐退化，有些特性将变质，而且这些变化是不可逆转的，最终导致激光管不能使用。这个缺陷在很大程度上影响了其在一些必须长期使用、不便更换的光纤传感器中的使用。另外，普通半导体激光的单色性和方向性要比气体激光器的差，这一点在选用时也是值得注意的，人们也一直在试用各种方法进行改进，如利用分布反馈或量子阱结构等技术。 
（5）光纤激光器 
光纤激光器实际上也属于固体激光器，只是将激光物质换为了稀土离子掺杂光纤，根据掺杂离子的不同以及两端起反射镜功能机理的不同可以分为掺稀土光纤激光器（如图4）、光纤光栅激光器（如图5）、非线性效应光纤激光器、单晶光纤激光器、塑料光气激光器、光孤子激光器等。 
光纤激光器主要优点在于容易使低泵浦实现连续工作；其阈值低，增益高，热效应低；利用定向耦合和Bragg反射，可制作窄线宽、可调谐光纤激光器；能很好地与光纤耦合，与现有的光纤器件完全兼容，能进行全光纤测试，可传输系统光源，这在任何光系统、光器件的设计中都是及其珍贵也及其重要的。因此，光纤激光器在下一代的光纤传感器中的应用具有非常好的前景。特别是用作光纤时域发射（OTDR）测量的强光源以及光纤陀螺的宽带发射源。 
三、几种新型的光源 
1、 面发射激光器 
面发射激光器是一种光从垂直于半导体衬底表面的方向射出的半导体激光器（如图6）。因为在衬底上面并列排列多个激光器，所以作为以在并行光信息处理及光互联等新的光电子领域中应用为目的的新型半导体激光器而引人注目。这种半导体激光器件可利用半导体工艺技术制成集成电路，即进行单片集成化，具有能够二维并列集成化的特征。 
这种激光器的提出到现在不到30年的时间，通过不断的研究开发，其性能已经凌驾于其它半导体激光器之上，但其大规模实用化还是目前通信领域的一个大课题，人们的目标基本上都集中于将其融合到大规模光通信网、光互联、光信息处理等超并行光电子技术等方面。其实，其在光纤传感方面的应用也是一个非常值得研究的课题。面发射激光器具有众多优点，如体积小、门限电流低且对温度不敏感、寿命长、电光效应高、响应速度快、与光纤结合容易、可大规模生产、可做成密集排列的二维激光阵列、可应用到层叠光集成电路上等。密集排列二维激光阵列可以使利用光纤传感进行小面积内同时多点测量得以实现；层叠式集成可以使一个庞大的传感器系统微小化变为可能。因此，笔者认为对于此种光源性能的进一步提高和其在光纤传感领域的实用化值得期待。