[发明专利]自校准自补偿型白光路径匹配差分干涉相位解调系统及其方法

权利要求书

1.自校准自补偿型白光路径匹配差分干涉相位解调系统，其特征在于：包括宽谱光源、匹配干涉仪、外接传感器、环形器、光电探测器和解调与控制子系统；

匹配干涉仪采用的是光纤迈克尔逊干涉仪，包括耦合器、相位调制器、电动可调延迟线和2个干涉臂，2个干涉臂分别为1#干涉臂和2#干涉臂，2个干涉臂上采用的反射镜均为法拉第旋光镜；

宽谱光源输出宽谱光至匹配干涉仪中的耦合器，匹配干涉仪中的耦合器将宽谱光源输出的宽谱光均分成两束，匹配干涉仪中的电动可调延迟线对两束光的光程差进行控制，其中一束光经过相位调制器后被相位调制；两束光分别经过法拉第镜被反射后沿原路返回至耦合器，两束被反射回的光束在耦合器处完成合束后形成的合束光经环形器进入环形器外接的外接传感器中；

经外接传感器中的传感干涉仪后再次被分成两束光且这两束光在传感干涉仪中分别传播了不同的光程后经传感干涉仪中的反射镜反射回后又被合束，并传回环形器，经过环形器后进入光电探测器；

宽谱光依次经过匹配干涉仪和传感干涉仪，路径得到匹配补偿会发生干涉，得到路径匹配差分干涉条纹，光电探测器采集路径匹配差分干涉条纹并完成光电转换得到路径匹配差分干涉电信号，光电探测器将路径匹配差分干涉电信号输出至解调与控制子系统进行信号解调和光程差校准与补偿控制；所述解调与控制子系统对所述相位调制器施加相位调制，并根据所述光电探测器探测到的路径匹配差分干涉电信号进行信号解调从而得到外接传感器的传感信号，同时计算光程失配大小从而输出控制指令调节所述电动可调延迟线；所述解调与控制子系统包括AD转换模块、参数计算模块、信号解调模块、主控模块、光程控制模块和信号调制模块；

所述光电探测器输出的路径匹配差分干涉电信号输入到解调与控制子系统中的AD转换模块将光电探测到的模拟形式的路径匹配差分干涉电信号转化成数字形式的路径匹配差分干涉电信号，并将该数字形式的路径匹配差分干涉电信号分别输出到参数计算模块和信号解调模块；

参数计算模块：根据输入的数字形式的路径匹配差分干涉电信号计算干涉条纹可见度和相位调制深度，并输出至主控模块；

主控模块控制解调与控制子系统的工作流程，解调与控制子系统的工作流程包括初始化流程和信号解调流程，在系统开机时或特定需要时执行初始化流程，在初始化流程执行完毕后控制系统执行信号解调流程；

在初始化流程中，产生大幅度调制信号形式，并输出至信号调制模块；输出随时间逐渐增加或减小的延迟时间τ至光程控制模块，根据参数计算模块计算得到的可见度V得到干涉条纹可见度随所述电动可调延迟线延迟时间的变化曲线即V-τ曲线；计算V-τ曲线最大可见度值V_max对应的延迟时间τ₀即得到两个干涉仪光程差完全匹配位置对应电动可调延迟线的延迟量，将延迟时间输出至光程控制模块；

在信号解调流程中，根据参数计算模块中计算得到的V值，在V-τ曲线中查找得到可见度变化量对应的延迟时间的变化量，主控模块中预先设定的控制算法根据延迟时间变化量计算出反馈控制所述电动可调延迟线所对应的延迟时间值，并将该值输出至光程控制模块；

主控模块还根据参数计算模块计算得到的干涉信号相位调制深度，输出相应的控制指令给信号调制模块；

信号解调模块：对输入的数字形式的路径匹配差分干涉电信号进行相位解调处理，得到外接传感器的传感信号；

信号调制模块：根据主控模块的信号形式，产生相位调制载波信号，驱动相位调制器实现对路径匹配差分干涉条纹的相位调制；根据主控模块控制指令，调整向所述相位调制器施加的调制电压大小，使得干涉信号的相位调制深度为信号调制解调的最优值；

光程控制模块：根据主控模块的延迟时间值，将延迟时间值转化为可以作用于电动可调延迟线的指令，对电动可调延迟线的延迟时间进行调节。

2.根据权利要求1所述的自校准自补偿型白光路径匹配差分干涉相位解调系统，其特征在于：路径匹配差分干涉条纹可见度与两个干涉仪光程差失配程度有关：当且仅当匹配干涉仪的光程差与外接传感器的传感干涉仪的光程差相同时，两个干涉仪达到路径达到完全匹配状态；

当两个干涉仪光程差完全匹配时，路径匹配差分干涉条纹可见度最大；随着匹配干涉仪的光程差与外接传感器的传感干涉仪的光程差之间失配量的增加，路径匹配差分干涉条纹可见度降低。