光學(xué)相干偏振測(cè)量中噪聲抑制與誤差校正研究.pdf

1、基于掃描式白光干涉原理的光學(xué)相干偏振測(cè)量技術(shù)（OCDP）作為偏振特性測(cè)量與評(píng)估的有效方法，能對(duì)保偏光纖、Y波導(dǎo)等器件的偏振參數(shù)實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，對(duì)保證光纖陀螺的互易性具有關(guān)鍵作用。OCDP通過(guò)光程掃描識(shí)別并定位偏振串音，但由于機(jī)械位移臺(tái)自身結(jié)構(gòu)的缺陷導(dǎo)致光學(xué)延遲線非均勻掃描進(jìn)而引起掃描誤差，產(chǎn)生非理想等光程的掃描干涉信號(hào)，在理想干涉信號(hào)中引入調(diào)相項(xiàng)使得信號(hào)時(shí)域條紋寬窄不一，頻譜帶寬拓展且存在邊帶峰，對(duì)白光干涉主峰及各串?dāng)_峰的識(shí)別、處理及色

2、散補(bǔ)償算法的實(shí)現(xiàn)造成困難，進(jìn)而影響OCDP系統(tǒng)測(cè)量靈敏度及精確度。
　　本文基于課題組白光測(cè)量的工作，針對(duì)掃描延遲線中機(jī)械位移臺(tái)掃描速度抖動(dòng)的校正方法展開(kāi)研究，分析并抑制系統(tǒng)光電噪聲，實(shí)現(xiàn)了具有掃描誤差校正的OCDP測(cè)量系統(tǒng)，最終對(duì)系統(tǒng)性能及典型器件進(jìn)行測(cè)試。具體研究?jī)?nèi)容為：
　　（1）介紹了基于白光干涉原理的OCDP偏振耦合測(cè)試機(jī)理；理論分析了光學(xué)延遲線掃描非均勻性對(duì)干涉信號(hào)產(chǎn)生的影響。
　?。?）采用均勻時(shí)間傅里葉

3、變換重采樣算法，對(duì)仿真信號(hào)及實(shí)測(cè)掃描干涉信號(hào)進(jìn)行重采樣驗(yàn)證，能夠消除掃描誤差產(chǎn)生的影響。分析重采樣算法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵性問(wèn)題，在此基礎(chǔ)完成了系統(tǒng)重采樣及解調(diào)軟件，獲取了理想等光程均勻掃描干涉信號(hào)。
　?。?）構(gòu)建了基于3×3耦合器的1310nm激光與1510nm白光共干涉光路Mach-Zehnder干涉測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)合重采樣算法使用激光參考信號(hào)完成對(duì)兩種光源干涉信號(hào)的均勻性校正。同時(shí)，使用校正后的激光干涉信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)位移臺(tái)掃描位置的測(cè)量。<

4、br>　?。?）通過(guò)對(duì)系統(tǒng)光電噪聲的分析，抑制并優(yōu)化系統(tǒng)電路噪聲，實(shí)現(xiàn)的低噪聲光電探測(cè)電路噪聲功率譜密度為-139.4dB/Hz。根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了光路、電路、信號(hào)處理及掃描控制軟件，構(gòu)建了具有光程掃描校正的OCDP測(cè)量系統(tǒng)。
　　綜上，對(duì)文中實(shí)現(xiàn)的具有光程掃描校正的OCDP測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，在光程掃描速度為12mm/s時(shí)，系統(tǒng)探測(cè)靈敏度優(yōu)于-90dB，動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)于90dB；當(dāng)驅(qū)動(dòng)方式較優(yōu)時(shí)，光程掃描精度為1μm。