[發明專利]可校準直流全光纖干涉方法及系統

有效

• 申請號: 200810034026.2
• 申請日: 2008-02-28
• 公開（公告）號: CN101246238A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 洪廣偉;賈波
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28;G01D3/036;H04B10/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于光纖技術領域，具體涉及一種可校準直流光的全光纖干涉方法及干涉系統。

背景技術

利用光纖無源器件構造的干涉系統，廣泛的應用于傳感、信號處理和光纖通信領域，是構造各種高精度測量系統的基石。典型的干涉系統要求至少存在兩束相干光束，相干后在光電探測器輸出形成干涉條紋，輸出信號中包含有直流分量和交流分量。交流分量部分含有被測量引起的相位差信息，這在干涉系統設計中至關重要，但設計者往往會忽略直流信號的對相位差恢復影響，此影響在兩種情況下特別嚴重。一是干涉相位差很小時，如果干涉儀工作在非正交條件下，那么理論上干涉的交流分量本身就存在一個直流基信號，因此通常的去直流方法會造成信號的畸變，相位恢復錯誤。二是，工作在大相位情況下，直流分量存在很大變化時，也會造成信號的混淆。準確的提取干涉相位信息，得到干涉系統中直流量就能解決上述問題，就是本發明的核心內容。

發明內容

本發明的目的在于提出一種可校準直流全光纖干涉方法和系統。

本發明提出的可校準直流全光纖干涉方法，是在光路上構造一路反映干涉信號中準直流分量的光信號，并在相位解調中，使用該分量用于抵消干涉信號的準直流分量；基于該方法使用兩個3×3光纖耦合器構造干涉光路，構成了可校準直流全光纖干涉系統。

本發明原理如下：

干涉信號的表示形式可以表示為：

I(t)＝A(t)+B(t)cos[Φ+θ]????????(1)

A(t)是干涉信號的非有效干涉分量，B(t)是干涉信號中的有效干涉分量的幅度(與被測信號直接相關)，Φ是干涉相位，θ是干涉信號的初始相位差，當A(t)變化時，可能被誤解為出現條紋，所以從I(t)中去除A(t)至關重要。去除A(t)的主要優點是：可以去除直流量變化誤解為干涉條紋的可能性；當干涉相位Φ很小時，干涉儀工作在非正交情況下(θ≠π/2)，可以消除電路去直流造成的畸變。

基于該方法，構造的干涉系統如圖1、圖2、圖3、圖4所示。

圖1中所述的干涉系統，它由激光器1、第1光電探測器2、第2光電探測器3、第3光電探測器4、3×3光纖耦合器5、另一個3×3光纖耦合器7、延遲光纖線12、光收發器8和運動面9組成；其中，作為光源的激光器1對準3×3光纖耦合器5，3×3光纖耦合器5有端口6和另一端口10，其中，端口6連接延遲光纖線12，并與另一3×3光纖耦合器7連接，另一端口10與另一3×3光纖耦合器7連接；另一3×3光纖耦合器7與光收發器8連接；3×3光纖耦合器5分別與第一光電探測器2、第3光電探測器3連接；另一3×3光纖耦合器7通過端口11與第3光電探測器4相連。

所以從光源-探測器看，光路形成的干涉光束如下：

激光器1發出的光，通過3×3光纖耦合器5分光，端口6的光，經過延遲光纖線12，進入另一3×3光纖耦合器7，再經過光收發器8，照射到運動面9上，反射后，經光收發器8、另一3×3光纖耦合器7經端口10進入3×3光纖耦合器5，此為第1光束；激光器1發出的光，通過3×3光纖耦合器5分光，另一端口10的光，進入另一3×3光纖耦合器7，經過光收發器8，照射到運動面9上，反射后，經光收發器8、3×3光纖耦合器7經延長線12，端口6進入3×3光纖耦合器5，此為第2光束；此兩束光為相干光束，相干信號被第1和第2光電探測器2、3接收。

形成的準直流信號的光束是：與常規全光纖干涉系統不同的是，我們構造了另外一路信號，被探測器4接收，具體的光路順序為，激光器1發出的光，通過3×3光纖耦合器5分光，端口6的光，經過延遲光纖線12，進入另一3×3光纖耦合器7，經過光收發器8，照射到運動面9上，反射后，經光收發器8、另一3×3光纖耦合器7，從端口11進入光電探測器4；同理，激光器1發出的光，通過3×3光纖耦合器5分光，另一端口10的光，另一進入3×3光纖耦合器7，經過光收發器8，照射到運動面9上，反射后，經光收發器8、3×3光纖耦合器7，從端口11進入第3光電探測器4。所以第3光電探測器端為兩束光的疊加，直接反映了運動面的反射光強。