低相干光纖微分干涉儀及其解調(diào)方法研究.pdf

1、本文基于低相干光纖微分干涉原理，采用馬赫曾德和賽格納克混合干涉儀結構，提出多種無源解調(diào)方法;通過光纖微分干涉儀結合三路探測相位解調(diào)方法，實現(xiàn)了相位變化的絕對幅值的測量;在微分干涉儀的基礎上，通過對相位壓縮理論的分析，提出了動態(tài)范圍可調(diào)節(jié)方法。
　　低相干光纖微分干涉儀基于光的時間相干性原理，干涉儀的光路中有兩束光通過的路徑相同，但通過測量點的時間不同，這兩束光由于在不同時刻被連續(xù)變化信號所調(diào)制，它們在到達光探測器時具有不同的相位，

2、其時間差隨延遲光纖長度的變化而變化。微分干涉儀中，兩束光干涉信號的相位差是待測信號的微分量，基于其特有的相位壓縮原理，輸出信號的相位量相比于實際相位變化量被壓縮了許多倍，大大拓寬了輸出的線性范圍。
　　要從干涉儀輸出信號中恢復出被測信號，需要專門的信號解調(diào)技術。低相干微分干涉儀沒有相位衰落的問題，受環(huán)境擾動影響小，又具有很大的線性范圍，適合使用無源相位解調(diào)方法。我們首先提出了基于3×3耦合器的雙路探測方法，結合DCM解調(diào)方法，實現(xiàn)

3、了解調(diào)出被測信號的相位信息;進而針對雙路探測中的干涉項直流分量無法實時消除和難以進行相位變化絕對幅值測量這兩點不足，提出了基于3x3耦合器的三路探測方法，結合三路探測解調(diào)方法可以實現(xiàn)實時的相位絕對幅值測量。
　　相位壓縮因子(PCF)這一個參數(shù)可以表征微分干涉儀輸出信號的相位相比于普通干涉儀輸出信號的相位的壓縮程度。它的值在一定范圍內(nèi)與光纖延遲線的長度成正比，據(jù)此我們提出了動態(tài)范圍可調(diào)節(jié)的微分干涉儀。通過光開關切換不同長度的光纖延

4、遲線，實現(xiàn)了對微分干涉儀動態(tài)范圍的調(diào)節(jié)。
　　低相干光纖微分干涉儀在遠程振動測量，折射率測量和電流測量等領域都有潛在的應用價值。
　　本文的創(chuàng)新點主要包括:
　　1.用低相干微分干涉儀與相位解調(diào)方法結合實現(xiàn)大動態(tài)范圍的相位信息測量。
　　2.利用基于3×3耦合器的低相干微分干涉儀和三路探測的無源解調(diào)算法進行相位測量，可以實時的測量出被測相位變化信號的絕對幅值。
　　3.提出了利用相位壓縮原理，通過光開關切換