[发明专利]一种光源噪声改善的光纤振动测量装置及方法

权利要求书

1.一种光源噪声改善的光纤振动测量装置，其特征在于，包括：

前馈结构，获取连续光并分为两路，一路依次经过干涉仪、光电平衡探测器、跟踪器、前置放大器和压控振荡器后，与另一路共同输入单边带调制器，输出经过相位噪声抑制后的连续光；

测量结构，获取经过相位噪声抑制后的连续光并分为两路，一路经过声光调制器、光放大器和环形器后输入传感光纤，并将携带振动信息的后向瑞利散射光与另一路耦合后，经光电探测器后输出到处理器；

传感光纤，与环形器连接，获取沿光纤的环境振动信息；

其中，干涉仪包括耦合器、传输光纤、延迟光纤和90度光混频器，耦合器输出端一路通过传输光纤接入90度光混频器，另一路通过延迟光纤接入90度光混频器，90度光混频器输出端接入光电平衡探测器；

跟踪器包括第一平均器、第二平均器、第一乘法器、第二乘法器、反相器和加法器，跟踪器的输出端分为两路，第一路依次串联第一平均器、第一乘法器和加法器；第二路依次串联第二平均器、反相器、第二乘法器和加法器；第一路还接入第二乘法器，第二路还接入第一乘法器，加法器输出端接入前置放大器。

2.如权利要求1所述的光源噪声改善的光纤振动测量装置，其特征在于，所述干涉仪将获取的一路连续光分为正交的两路干涉光信号，并分别输入第一光平衡探测器和第二光平衡探测器转化为两路干涉电信号后，输入跟踪器。

3.如权利要求2所述的光源噪声改善的光纤振动测量装置，其特征在于，跟踪器将获取的两路干涉电信号共同输入前置放大器后，驱动压控振荡器产生连续光信号输出到单边带调制器。

4.如权利要求1所述的光源噪声改善的光纤振动测量装置，其特征在于，连续光的另一路通过第一延迟光纤后输出到单边带调制器，干涉仪内设有第二延迟光纤，用于调节跟踪器获取的一阶差分的时间差。

5.如权利要求1所述的光源噪声改善的光纤振动测量装置，其特征在于，测量结构获取的连续光分为两路后，传感光纤获取一路连续光并通过环形器端口出射后向瑞利散射光，与另一路作为本地参考光的连续光进行耦合，产生相干信号。

6.一种光源噪声改善的光纤振动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取连续光并在前馈结构内分为两路；

对两路连续光分别进行处理后共同进行单边带调制，抑制光源相位噪声；

经过光源相位噪声抑制的连续光分为两路；

一路经过声光调制和光放大后通过环形器输入传感光纤；

环形器将传感光纤中产生的带有环境振动信息的后向瑞利散射光输出，并与另一路连续光进行耦合产生相干信号；

对相干信号进行处理，获取沿传感光纤的环境振动信息；

所述前馈结构对连续光的处理具体为：

将一路连续光通过干涉仪处理得到两路正交的干涉信号，分别为I路和Q路；

I路干涉信号取时间平均后与Q路信号相乘，Q路干涉信号取时间平均并且取反后与I路信号相乘；

将上一步得到的两路信号相加，并进行幅度归一化处理，可以得到一阶差分光源相位噪声的估计值；

对提取的一阶差分光源相位噪声估计值进行放大，驱动压控振荡器输出振荡信号；压控振荡器输出的振荡信号和另一路连续光经过延迟光纤后，共同进入单边带调制器进行调制。

7.如权利要求6所述的光源噪声改善的光纤振动测量方法，其特征在于，通过调节压控振荡器的灵敏度和一阶差分光源噪声的估计值，对光源相位噪声进行调整。

8.如权利要求6所述的光源噪声改善的光纤振动测量方法，其特征在于，后向瑞利散射光携带有传感光纤收到的环境振动信息，并通过环形器端口出射。

9.如权利要求6所述的光源噪声改善的光纤振动测量方法，其特征在于，与后向瑞利散射光耦合的另一路连续光作为本地参考光。