本文關(guān)鍵詞：低相干光纖微分干涉儀及其解調(diào)方法研究

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【摘要】：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(jié)構(gòu),提出多種無(wú)源解調(diào)方法；通過(guò)光纖微分干涉儀結(jié)合三路探測(cè)相位解調(diào)方法,實(shí)現(xiàn)了相位變化的絕對(duì)幅值的測(cè)量；在微分干涉儀的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)相位壓縮理論的分析,提出了動(dòng)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(shí)間相干性原理,干涉儀的光路中有兩束光通過(guò)的路徑相同,但通過(guò)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間不同,這兩束光由于在不同時(shí)刻被連續(xù)變化信號(hào)所調(diào)制,它們?cè)诘竭_(dá)光探測(cè)器時(shí)具有不同的相位,其時(shí)間差隨延遲光纖長(zhǎng)度的變化而變化。微分干涉儀中,兩束光干涉信號(hào)的相位差是待測(cè)信號(hào)的微分量,基于其特有的相位壓縮原理,輸出信號(hào)的相位量相比于實(shí)際相位變化量被壓縮了許多倍,大大拓寬了輸出的線(xiàn)性范圍。要從干涉儀輸出信號(hào)中恢復(fù)出被測(cè)信號(hào),需要專(zhuān)門(mén)的信號(hào)解調(diào)技術(shù)。低相干微分干涉儀沒(méi)有相位衰落的問(wèn)題,受環(huán)境擾動(dòng)影響小,又具有很大的線(xiàn)性范圍,適合使用無(wú)源相位解調(diào)方法。我們首先提出了基于3x3耦合器的雙路探測(cè)方法,結(jié)合DCM解調(diào)方法,實(shí)現(xiàn)了解調(diào)出被測(cè)信號(hào)的相位信息；進(jìn)而針對(duì)雙路探測(cè)中的干涉項(xiàng)直流分量無(wú)法實(shí)時(shí)消除和難以進(jìn)行相位變化絕對(duì)幅值測(cè)量這兩點(diǎn)不足,提出了基于3x3耦合器的三路探測(cè)方法,結(jié)合三路探測(cè)解調(diào)方法可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的相位絕對(duì)幅值測(cè)量。相位壓縮因子(PCF)這一個(gè)參數(shù)可以表征微分干涉儀輸出信號(hào)的相位相比于普通干涉儀輸出信號(hào)的相位的壓縮程度。它的值在一定范圍內(nèi)與光纖延遲線(xiàn)的長(zhǎng)度成正比,據(jù)此我們提出了動(dòng)態(tài)范圍可調(diào)節(jié)的微分干涉儀。通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換不同長(zhǎng)度的光纖延遲線(xiàn),實(shí)現(xiàn)了對(duì)微分干涉儀動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)節(jié)。低相干光纖微分干涉儀在遠(yuǎn)程振動(dòng)測(cè)量,折射率測(cè)量和電流測(cè)量等領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括：1.用低相干微分干涉儀與相位解調(diào)方法結(jié)合實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍的相位信息測(cè)量。2.利用基于3x3耦合器的低相干微分干涉儀和三路探測(cè)的無(wú)源解調(diào)算法進(jìn)行相位測(cè)量,可以實(shí)時(shí)的測(cè)量出被測(cè)相位變化信號(hào)的絕對(duì)幅值。3.提出了利用相位壓縮原理,通過(guò)光開(kāi)關(guān)切換不同光纖延遲線(xiàn),來(lái)實(shí)現(xiàn)微分干涉儀動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)節(jié),拓寬了測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH744.3

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本文編號(hào)：1291870