[發明專利]偏差實時校準的光纖相位掃描調諧裝置及方法

有效

• 申請號: 202011508528.1
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112649956B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 孫安;吳智深
• 申請（專利權）人: 西北大學;南京智慧基礎設施技術研究院有限公司
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06;G02B26/10
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王斌

本發明公開了一種偏差實時校準的光纖相位掃描調諧裝置及方法，其中光纖相位掃描調諧裝置包括：可調諧光纖延遲單元，根據實際光程相對改變量，對輸入的待調諧的信號進行調諧后輸出；光程差調諧偏差校準單元，得到所述可調諧光纖延遲單元的實際光程相對改變量，并將該實際光程相對改變量作為控制信號輸出到所述可調諧光纖延遲單元；光程差調諧偏差產生單元，包括用于形成低相干干涉的低相干干涉模塊和用于形成高相干干涉的高相干干涉模塊。本發明的優點是能夠對時延、光程、相位調諧掃描過程所產生偏差進行實時校準，調諧范圍大，穩定性高，重復性好，可長期實時高速掃描調諧。

技術領域

一種偏差實時校準的光纖相位掃描調諧技術，用于光纖中光信號光程或時延調諧、相位掃描等。可實現對相位調制型或干涉型光纖傳感系統相位解調，以及光纖通信中光信號的時延、光程調諧以及相位掃描及其偏差實時修正。

背景技術

光纖相位掃描調諧一般是通過光纖產生拉伸形變導致光程差或時延差來實現相位調制，可用于干涉相關的光纖傳感或通信系統中對光信號相位變化進行調制或解調。目前光纖相位掃描調諧大多為低速或者準靜態掃描，通過機械或電機裝置使光纖產生拉伸形變從而改變光在該段光纖中的光程或時延實現相位調制。對于高速相位掃描調諧，大多是通過基于高頻壓電陶瓷或MEMS微機電系統對一定長度光纖所纏繞形成的光纖環施加周期性應力，以實現對光程差或對應相位差的高速調諧掃描，尤其對于干涉型分布式光纖振動傳感系統，相關技術能夠實現對高頻振動所引起干涉光信號相位變化的高速解調。目前現有基于壓電陶瓷或MEMS微機電技術的高頻相位調諧掃描系統一般重復性較差，其主要問題在于由于壓電材料應變重復性差、蠕變問題突出且溫度變化亦會引起材料變形，導致時延或相位調諧偏差大，重復性差。現有方案一般是通過采用高性能壓電變形材料，以精確控制其應變大小實現對光纖時延或相位的精確調節，但相關技術造價高、壓電調諧控制系統復雜，調諧掃描頻率低，且其調諧量程以及高頻重復性有限。目前尚缺乏可靠的技術手段，能夠解決對光纖相位掃描調諧系統的高速、大量程、高精度實時校準與控制難題，以及低成本、工藝簡化、高重復性等關鍵需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足，而提供一種偏差實時校準的光纖相位掃描調諧裝置及方法，用于光纖中光信號光程或時延調諧、相位掃描等。可實現對相位調制型或干涉型光纖傳感系統相位解調，以及光纖通信中光信號的時延、光程調諧以及相位掃描及其偏差實時修正，掃描頻率高、調諧范圍大、技術方案簡單且成本低、穩定性與重復性高。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種偏差實時校準的光纖相位掃描調諧裝置，其特征在于，包括：

可調諧光纖延遲單元，根據實際光程相對改變量，對輸入的待調諧的信號進行調諧后輸出；

光程差調諧偏差校準單元，得到所述可調諧光纖延遲單元的實際光程相對改變量，并將該實際光程相對改變量作為控制信號輸出到所述可調諧光纖延遲單元；

光程差調諧偏差產生單元，包括用于形成低相干干涉的低相干干涉模塊和用于形成高相干干涉的高相干干涉模塊；所述低相干干涉模塊形成的低相干干涉信號和高相干干涉模塊形成的高相干干涉信號輸出到所述光程差調諧偏差校準單元，得到所述可調諧光纖延遲單元的實際光程相對改變量。當光纖延遲單元開始調諧掃描，由于光程差連續改變，高相干干涉模塊形成一系列等間隔干涉峰，峰峰間隔對應于可調諧光纖延遲單元的光程差改變量為固定波長窄線寬激光器的波長值，僅當可調諧光纖延遲單元所形成光程差為0時，低相干干涉信號強度最大，可根據低相干干涉信號最大即光程差為0處，將其作為基準點，通過插值可得到基準點左右相鄰干涉峰所對應的光程差，由于干涉峰峰間對應的相對光程差改變量為固定值，因此可擴展推算得到所有的一系列干涉峰所對應的總光程差，進而得到所述可調諧光纖延遲單元的實際光程相對改變量。

所述低相干干涉模塊包括：

寬帶光源，用于發出窄帶光信號；