[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

说明书

为了解决现有技术中WL‑PMDI解调系统在光纤EFPI传感器解调中存在的光程匹配困难和光程慢漂的问题，本发明提出了一种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，宽谱光源输出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信号，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。本发明可以自动进行光程匹配校准和光程差慢漂补偿，提高解调系统的适应性、稳定性和可靠性，还克能够服偏振衰落的影响，降低系统噪声，并实现稳定的信号解调输出。

技术领域

本发明涉及相位调制技术领域，尤其是涉及一种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。

背景技术

受微加工技术的影响，以微型非本征F-P干涉仪(Extrinsic Fabry-PerotInterferometer，EFPI)为代表的微臂差干涉型光学传感器成为近十多年的研究热门，在诸多方面表现出相较于传统光纤干涉型传感器的巨大优势。一方面，EFPI突破了光纤自身结构的限制，通过设计合理的结构，可以根据不同的机理实现物理、化学、生物等多种信息量的传感和多参量的同时测量，大大扩展了光纤传感器的应用领域。另一方面，该类型传感器的典型光学尺寸在数十微米至毫米量级，微小的尺寸扩展了光纤传感器在一些特殊场合的应用能力。EFPI的这些优势，其具备声、振动、压力、温度、盐度、气体、化学量等传感能力，如主动声/振动控制、风洞测试、空声探测、爆炸声测试、交通状况监控和基于光声效应的气体检测等，在科研、工业和医疗领域有广泛的应用。

目前对EFPI传感的研究大部分集中在静态和准静态探测领域，主要采用光谱分析法。但光谱分析法受光子积分时间和线阵扫描速度的限制，用于高频动态测量存在困难。而传统的干涉型光学信号检测技术虽然可实现动态信号的检测，但其检测方案主要是针对长臂干涉仪。而对于EFPI传感器，干涉仪臂差为亚毫米甚至以下，无法直接采用已有的光学信号检测手段。目前精度高、适用性好的动态信号检测方法主要有菲索干涉仪法、白光路径匹配差分干涉法等。菲索干涉仪法可检测信号频率上限受限，而白光路径匹配差分干涉仪法(White Light Path Match Differential Interferometry，WL-PMDI)只需要匹配干涉仪与传感干涉仪的光程差匹配，可在匹配干涉仪上施加相位调制，克服了光强波动的影响，采用PGC、外差等相位调制解调技术，容易达到较高的精度，还可以实现相干复用，具有巨大的应用前景。