[發明專利]高分辨率波長解調系統及其解調方法

無效

• 申請號: 200710062995.4
• 申請日: 2007-01-24
• 公開（公告）號: CN101231367A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 肖浩;李芳;劉育梁
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G02B6/26
• 分類號: G02B6/26;G02F1/01;G01J3/433
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

1.一種高分辨率波長解調系統，其特征在于，包括：

一波長調制型傳感器；

一第一1×2耦合器，該第一1×2耦合器的輸入端與波長調制型傳感器的輸出端相連接，作為非平衡光纖干涉儀的輸入端；

一第二1×2耦合器，該第二1×2耦合器的輸入端與第一1×2耦合器的輸出端相連接，作為非平衡光纖干涉儀的輸出端；

一相位調制器，該相位調制器的輸入端與第一1×2耦合器的輸出端相連接，該相位調制器的輸出端與第二1×2耦合器的輸入端相連接，用于提供相位載波信號；

一光電探測器，將干涉儀輸出光信號轉化為電信號；

一信號處理模塊，該信號處理模塊與第二1×2耦合器之間串接光電探測器，用于將待測信號從干涉信號中解調出來；

一正弦信號發生器，該正弦信號發生器的輸出端與相位調制器連接，該正弦信號發生器的輸入端與信號處理模塊連接，為相位調制器和信號處理模塊提供正弦調制信號。

2.如權利要求1所述的高分辨率波長解調系統，其特征在于，其中第一1×2耦合器與第二1×2耦合器的分光比為50∶50。

3.如權利要求1所述的高分辨率波長解調系統，其特征在于，其中相位調制器選用纏繞有光纖的壓電換能器。

4.如權利要求1所述的高分辨率波長解調系統，其特征在于，其中信號處理模塊選用模擬電路實現，或者選用軟件的方法或嵌入式處理器來實現。

5.一種高分辨率波長解調方法，采用權利要求1所述的高分辨率波長解調系統，其特征在于，其中包括如下步驟：

步驟1：波長調制型傳感器發出的光進入非平衡光纖干涉儀，傳感器波長的變化轉化為干涉信號相位的變化；

步驟2：使用相位調制器對干涉儀的相位進行高頻相位調制，克服由于初始相位漂移對信號檢測靈敏度的影響；

步驟3：使用光電探測器將干涉儀輸出光強信號轉化為電信號；

步驟4：采用相位產生載波算法將傳感器波長變化解調出來。

6.如權利要求5所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中非平衡光纖干涉儀選擇馬赫曾德干涉儀或邁克爾遜干涉儀。

7.如權利要求5所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中相位調制的幅度為2.64rad，調制頻率范圍為5-20KHz。

8.如權利要求5所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中相位產生載波算法的流程為：光電探測器4檢測信號輸入乘法模塊，輸出兩路混頻信號，再進入低通濾波模塊濾除高頻成分、然后進入歸一化模塊進行歸一化操作、接下來進入微分交叉相乘模塊得到微分信號，最后進入積分高通濾波模塊得到解調結果。

9.如權利要求8所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中乘法模塊包含兩個乘法器，輸入信號分別與相位調制信號和相位調制二倍頻信號相乘，輸出兩路混頻信號。

10.如權利要求8所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中低通濾波模塊包含兩個低通濾波器，分別濾除兩路混頻信號的高頻成分。

11.如權利要求8所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中歸一化模塊包含一個平方和運算、平方根運算和兩個除法器，輸入的兩路信號經過平方和運算后進行平方根運算得到歸一化系數，然后輸入的兩路信號分別通過除法器除以該系數，輸出兩路歸一化的信號。

12.如權利要求8所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中微分交叉相乘模塊包含兩個微分器、兩個乘法器與一個減法器，輸入的兩路信號經過兩個微分器后進入乘法器進行交叉相乘，得到的兩路信號進入減法器后，輸出一路微分信號。

13.如權利要求8所述的高分辨率波長解調方法，其特征在于，其中還包含一個積分器與一個高通濾波器，輸入的一路信號經過積分器后，再進入高通濾波器，輸出解調結果。