【摘要】：光纖激光器有很多優(yōu)點(diǎn),在光纖傳感領(lǐng)域用途廣泛。本文針對分布式布拉格反射(DBR)光纖激光器的正交雙頻光纖激光傳感器,提出并設(shè)計了高精度的軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調(diào)系統(tǒng)。該軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調(diào)系統(tǒng)用于正交雙頻光纖激光傳感器的加速度測量,實(shí)現(xiàn)了高精密的加速度物理量的解調(diào),系統(tǒng)具有高靈敏度、高分辨率和高穩(wěn)定性等特點(diǎn),具有較好的應(yīng)用前景。本論文主要內(nèi)容如下:(1)制作分布式布拉格反射(DBR)光纖激光器,使用的關(guān)鍵技術(shù)為紫外曝光刻寫技術(shù)。具體步驟包括:通過優(yōu)化控制193nm的紫外線激光源的曝光強(qiáng)度、掃描時間和掃描速度等參數(shù),利用輸出波長為193nm的Ar F準(zhǔn)分子激光器結(jié)合相位模板在摻鉺光纖(EDF)內(nèi)寫入一對波長匹配的具有高反射率的光纖光柵對,其中光纖光柵對構(gòu)成激光器的腔鏡,EDF起到增益介質(zhì)的作用。理想情況下,如果光纖纖芯是完美的幾何圓對稱,DBR光纖激光器中正交的兩個模式的傳播常數(shù)完全相等,所以此時的DBR光纖激光器只有一個簡并的模式,工作在單偏振激光模式下。但是,實(shí)際的光纖纖芯并非完美的幾何圓對稱,從而引入一定的雙折射并支持兩個正交的偏振模式。所以實(shí)際上DBR光纖激光器是工作在正交偏振的雙頻模式下。(2)設(shè)計并在MATLAB上編寫軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調(diào)系統(tǒng)。闡述了數(shù)字鎖相環(huán)中各個功能組成模塊的工作原理及其實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)算法,主要的組成模塊包括數(shù)字鑒相器模塊、數(shù)字環(huán)路濾波器模塊和數(shù)字控制振蕩器模塊,同時研究了能優(yōu)化各組成模塊性能的數(shù)學(xué)算法,并在MATLAB中仿真實(shí)現(xiàn)各個模塊�；谏鲜鲅芯康玫降逆i相環(huán)模型,研究模擬鎖相環(huán)與數(shù)字鎖相環(huán)之間的相位傳遞函數(shù)的映射關(guān)系,從而得到軟件數(shù)字鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)算法,并在MATLAB中編碼實(shí)現(xiàn)該數(shù)學(xué)算法來仿真軟件數(shù)字鎖相環(huán)。(3)實(shí)現(xiàn)正交雙頻光纖激光加速度傳感器的高精度軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調(diào)系統(tǒng)�；贒BR光纖激光器設(shè)計了正交雙頻光纖激光加速度傳感器并用于加速度的實(shí)驗(yàn)測量�；谏鲜龅能浖䲠�(shù)字鎖相環(huán),設(shè)計高精度的調(diào)頻信號解調(diào)系統(tǒng),并應(yīng)用于正交雙頻光纖激光加速度傳感器中加速度信號的解調(diào)。正交雙頻光纖激光加速度傳感器測量加速度時,DBR光纖激光器輸出的拍頻信號受外界加速度信號調(diào)制為調(diào)頻(FM)信號。然后,該調(diào)頻拍頻電信號經(jīng)過下變頻模塊的處理,轉(zhuǎn)換為中頻(IF)信號并被采樣成數(shù)字信號。該數(shù)字化的IF信號經(jīng)過軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行解調(diào),恢復(fù)源信號,即源加速度值。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調(diào)系統(tǒng)可探測的最小加速度值約為42.2ug,實(shí)現(xiàn)了高精度和高分辨率的加速度傳感器。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN248;TP212

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本文編號：2568374