[發(fā)明專利]一種測(cè)量時(shí)變相位信號(hào)的光纖型自適應(yīng)平衡零拍測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810722875.0
• 申請(qǐng)日: 2018-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108801476B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;張醴丹;鄭凱敏;劉芳;趙威;唐磊;匡澤宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J9/02
• 分類號(hào): G01J9/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量時(shí)變相位信號(hào)的光纖型自適應(yīng)平衡零拍測(cè)量系統(tǒng)，其中，系統(tǒng)的第一光纖分束器接收窄線寬連續(xù)激光器的輸出光，相位型電光調(diào)制器和振幅型光纖電光調(diào)制器分別接收第一光纖分束器輸出的兩束光，第一壓電陶瓷調(diào)制器接收相位型電光調(diào)制器的輸出光，第二壓電陶瓷調(diào)制器接收振幅型光纖電光調(diào)制器的輸出光，第二光纖分束器接收第一壓電陶瓷調(diào)制器和第二壓電陶瓷調(diào)制器的輸出光，信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收第二光纖分束器的兩束輸出光，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)相減后輸出，信號(hào)發(fā)生器分別連接振幅型光纖電光調(diào)制器和混頻器，信號(hào)轉(zhuǎn)換器、混頻器、濾波器、第一伺服反饋裝置和相位型電光調(diào)制器依次連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換器還通過(guò)第二伺服反饋裝置連接第一壓電陶瓷調(diào)制器。本發(fā)明可以達(dá)到散粒噪聲極限測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)相位估計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)量時(shí)變相位信號(hào)的光纖型自適應(yīng)平衡零拍測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

單模光場(chǎng)本身的量子噪聲導(dǎo)致對(duì)其的相位估計(jì)不可能是完全準(zhǔn)確的。在光通信和光傳感領(lǐng)域，信息經(jīng)常會(huì)加載或編碼在相位上，對(duì)相位的估計(jì)越準(zhǔn)確，就意味著接受者或觀測(cè)者能得到越多的初始信息。此外，在引力波干涉儀及其他精密測(cè)量領(lǐng)域，相位估計(jì)的精度也至關(guān)重要。量子力學(xué)的不確定性原理會(huì)限制激光干涉儀等測(cè)量設(shè)備的測(cè)量精度。在利用壓縮光等非經(jīng)典光提高測(cè)量精度之前，必須先將測(cè)量系統(tǒng)做到經(jīng)典極限，即排除熱噪聲，環(huán)境噪聲等經(jīng)典噪聲，實(shí)現(xiàn)只包含本征不確定性的理想測(cè)量。

相位估計(jì)可以分為兩種：自適應(yīng)型相位估計(jì)和非自適應(yīng)型相位估計(jì)。非自適應(yīng)型測(cè)量是一種較傳統(tǒng)的測(cè)量手段，比如用光學(xué)外差探測(cè)手段探測(cè)固定相位。自適應(yīng)相位估計(jì)是一種根據(jù)先前測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)測(cè)量條件，使得每一時(shí)刻的測(cè)量都處在最優(yōu)條件下進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明基于目前大部分散粒噪聲極限的相位估計(jì)都集中在對(duì)固定相位的測(cè)量，光路系統(tǒng)都采用空間光體系的現(xiàn)狀下，提供一種測(cè)量時(shí)變相位信號(hào)的光纖型自適應(yīng)平衡零拍測(cè)量系統(tǒng)。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的測(cè)量時(shí)變相位信號(hào)的光纖型自適應(yīng)平衡零拍測(cè)量系統(tǒng)包括：窄線寬連續(xù)激光器、第一光纖分束器、相位型電光調(diào)制器、振幅型光纖電光調(diào)制器、第一壓電陶瓷調(diào)制器、第二壓電陶瓷調(diào)制器、第二光纖分束器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)發(fā)生器、混頻器、濾波器、第一伺服反饋裝置和第二伺服反饋裝置，其中，第一光纖分束器接收窄線寬連續(xù)激光器的輸出光，相位型電光調(diào)制器和振幅型光纖電光調(diào)制器分別接收第一光纖分束器輸出的兩束光，第一壓電陶瓷調(diào)制器接收相位型電光調(diào)制器的輸出光，第二壓電陶瓷調(diào)制器接收振幅型光纖電光調(diào)制器的輸出光，第二光纖分束器接收第一壓電陶瓷調(diào)制器和第二壓電陶瓷調(diào)制器的輸出光，信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收第二光纖分束器的兩束輸出光，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)相減后輸出，信號(hào)發(fā)生器分別連接振幅型光纖電光調(diào)制器和混頻器，信號(hào)轉(zhuǎn)換器、混頻器、濾波器、第一伺服反饋裝置和相位型電光調(diào)制器依次連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換器還通過(guò)第二伺服反饋裝置連接第一壓電陶瓷調(diào)制器。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器具體包括第一平衡探測(cè)器、第二平衡探測(cè)器和減法器，第一平衡探測(cè)器和第二平衡探測(cè)器分別接收第二光纖分束器發(fā)出的其中一束輸出光，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)由減法器相減后輸出，其中，所述第一平衡探測(cè)器和第二平衡探測(cè)器增益相近，以保證能減去系統(tǒng)中的經(jīng)典振幅噪聲，降低系統(tǒng)噪聲。

進(jìn)一步的，所述濾波器包括依次連接的低通濾波器和帶通濾波器。所述低通濾波器具體為1MHz的低通濾波器。所述帶通濾波器具體為100Hz-1KHz的帶通濾波器。

進(jìn)一步的，所述第一光纖分束器和所述第二光纖分束器具體為50/50保偏光纖分束器。所述第一壓電陶瓷調(diào)制器和所述第二壓電陶瓷調(diào)制器具體為保偏光纖型壓電陶瓷調(diào)制器。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)發(fā)生器具體用于產(chǎn)生1.5MHz的正弦信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述振幅型光纖電光調(diào)制器用于根據(jù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號(hào)，將接收的光束調(diào)制為一個(gè)主頻項(xiàng)和兩個(gè)1.5MHz的高頻邊帶，再經(jīng)過(guò)第二壓電陶瓷調(diào)制器引入相位擾動(dòng)信號(hào)。