光纤传感器中光源的选用及比较

2、光子晶体激光器 
传统激光器的性能正在逐渐地改进，但其中有一些缺陷似乎很难克服，例如，激光器发射波长的变化使传输损耗发生变化；随功率的增加线宽趋于饱和，并重新展宽；辐射角比较大，耦合效率不高。而如果在激光器中引入一带有缺陷的光子晶体，即人为地制造出可以将光局限在其中的微腔（如图7），这样在光子带隙中就会出现一个或几个孤立的缺陷模，如果微腔中的激光介质被激发，那么就会产生具有缺陷模特征的激光，而当微腔的Q值足够大时，缺陷模激光就会有很好的单色性，再以平面内波导或平面外其它方式将其引出光子晶体，方向就可以很好地控制。此时，自发辐射的能量几乎全部用来发射激光，这就大大降低了激光器的阈值。这种小体积，低阈值甚至零阈值，高功率，易于光纤耦合而且可以在小区域密集分布的激光器也正是通常我们在设计光纤传感器选择光源时所追求的；另外，光子晶体激光器本身还可以延伸到高灵敏的化学探测器设计中，并为探索许多基本的物理现象开辟新的方向。 
1999年，美国加州理工大学A.Scherer领导的研究组首次报道了可工作在室温下且运转在1550nm的光子晶体激光器（图8）。目前，贝尔实验室、英国斯温顿Bath大学、丹麦Crystal Fiber A/S公司等都在大力地研究这种新型的激光器。A.J. Danner等人提出的双缺陷光子晶体垂直腔面发射激光器更是集以上两种激光器的优势于一体【11】。在我国，今年四月份深圳市激光工程重点实验室也已经开发出了功率达15W的光子晶体激光器。据预计，在五年之内，高效光子晶体激光发射器将逐步实用化，继而逐渐发展为激光器的主流。 
3、其它 
目前正在进一步研究的激光器类型还有很多，如化学激光器、气动激光器、色心激光器、自由电子激光器、单原子激光器、X射线激光器等。这些激光器在各自性能上都具有独到之处，但目前来说成本还比较高，在光纤传感器领域的应用还不是很广泛；然而，可以预计随着技术的进一步成熟，这些激光器的价 格将逐渐下降，其性能上的某些特殊亮点也将逐渐被人们所认识。 
四、展望 
光源在很大程度上决定了光纤传感器的发展，然而市场对光纤传感器的需求和不断提高的性能要求也反过来影响着光源的发展。可以预计，将来光纤传感器系统必将向着小巧、便捷、多用途、高灵敏性、低成本的方向发展，因而光源也必须在不断降低成本的基础上，逐渐集成化、模块化。目前，国内外很多科研机构已经开始了集成光电子模块（IOEM）的深入研究和开发，IOEM是将发光光源及探测器以及二者的辅助及激励电路，甚至还有运算部分集成在一起而构成的一个模块，它代表了光纤传感器用光源的一种发展趋势。另外，一些特种光源的研制及其在传感领域的应用必将不断地给人们带来惊喜。最后，如果光子晶体激光器能够尽快的实用化，它将为激光器领域带来一次巨大的变革，从而推动光纤传感器进一步飞速发展。由于光子晶体操纵光波流动的灵活性，预计将来有可能可以为每一种光纤传感器的设计量身定做一种光子晶体光源，这样，光纤传感器必将更加灵活、高效，这也正是我们所期望的。
参考文献： 
[1] 王玉田， 郑龙江，侯培国等. 光电子学与光纤传感器技术[M]. 国防工业出版社 2003  P42-61 
[2] 宁提纲， 张劲松， 裴丽等.  光纤光栅激光器[J].  光通信研究 2000 第3期 
[3] 廖延彪， 黎敏. 光纤传感器的今日与发展[J].  传感器世界 2004.2  10卷第2期 
[4] 王青， 赵路民，宁永强等. 光通信用垂直腔面发射激光器的进展[J]. 光通信研究 2004 第1期 
[5] 程丙英. 光子晶体波导及光子晶体激光器[J].  物理教学  2003.2  25卷第2期[/M]