[发明专利]基于弱测量泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法

权利要求书

1.一种基于弱测量的泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，包括：

步骤A：搭建一套含有前选择和后选择的弱测量光学实验平台，并在后选择中引入附加相位，其中附加相位由光泵浦的液晶和相位调节器构成；

步骤B：放入弱耦合模块，由引入微小时延的温控液晶构成；

步骤C：调节附加相位，选择最灵敏的线性工作区，并根据线性区来模拟仿真出噪声强度和平均频率；

步骤D：记录初始温度以及此时接收光谱，然后改变弱耦合模块的液晶的温度，使系统和探针耦合，根据接收光谱信息看系统是否处在线性工作区，若不在，执行步骤C；

步骤E：采集接收光谱，计算其平均频率的变化，从而推导出微小的温度变化值，根据初始温度和温度变化值计算出当前温度。

2.根据权利要求1所述的基于弱测量的泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，所述步骤A包括如下步骤：

步骤A1：实验装置中，选用的宽谱SLD光源为超辐射发光二极管，光谱呈高斯状，中心波长为1550nm，平均频率为ω₀，然后经过一个第一准直透镜，将光束转换为空间光；

步骤A2：放入前选择单元，前选择单元由第一线性偏振片组成，调整第一线性偏振片的光轴为π/4；

步骤A3：放入后选择单元，在接收端前，沿着光路方向依次放入受光泵浦的第一液晶、泵浦激光器、光功率衰减片、相位调节器、四分之一波片和第二线性偏振片，其中四分之一波片和第二线性偏振片的光轴偏转角度分别为-π/4和-π/4-ε，其中|ε|＜＜1；

步骤A4：调整接收端的第二准直透镜，使第二准直透镜把空间光转换为非空间光，用光谱分析仪探测接收光的光谱信息。

3.根据权利要求1所述的基于弱测量的泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，步骤C所述调节附加相位，选择最灵敏的线性工作区，所述最灵敏的线性工作区是指通过调节附加相位，可以得到连续3个灵敏度不同的线性工作区，需要通过调节附加相位来找到最灵敏的线性工作区。

4.根据权利要求1所述的基于弱测量的 泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，所述步骤C调节系统处在所需的线性区，包括如下步骤：

步骤C1：先粗调，调节相位调节器，使系统大致处在线性工作区附近；

步骤C2：然后细调，改变泵浦到液晶上的光强，来调制附加相位，使系统处在线性工作区，后选择角度θ_f应满足公式：θ_f≈2nπ+2ε，n＝1，且n＝1的线性区为能达到的最灵敏的线性区。

5.根据权利要求1所述的基于弱测量的泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，所述步骤C所述根据线性区来模拟仿真出噪声强度和平均频率，指考虑接收光谱处有噪声影响，根据理论和实验仿真结果来拟合出噪声的强度和平均频率。

6.根据权利要求1所述的基于弱测量的泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，步骤D改变控制液晶的温度，使系统和探针产生弱耦合，根据接收光谱信息查看系统是否处在线性工作区，关键在于改变液晶的温度ΔT，其温度变化所产生的平均频率的差不能超过系统的线性区，使系统始终处在线性区，具体操作中改变的温度不能超过1℃，即|ΔT|＜1℃。

7.根据权利要求2所述的一种基于弱测量的泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，所述步骤E中记录接收光的光谱，随波长变化的强度F(λ)，单位为瓦，利用公式ω＝2πc/λ将波长λ转换为频率ω，得到对应的光谱分布F(ω)，其中c表示真空中的光速。

8.根据权利要求7所述的基于弱测量的泵浦光调制动态范围的高精度温度测量方法，其特征在于，所述步骤D和E中计算接收光谱的平均频率分别表示为ω₁和ω₂，公式为dω表示对频率ω求积分。