[發明專利]一種基于降噪處理的Y波導偏振特性參數測量方法

有效

• 申請號: 202210127678.0
• 申請日: 2022-02-11
• 公開（公告）號: CN114485732B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 張紅霞;李天玥;溫國強;賈大功;劉鐵根
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/72;G06F18/10;G06F123/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明公開了一種基于降噪處理的Y波導偏振特性參數測量方法，步驟1、搭建保偏光纖干涉測量系統，采集保偏光纖干涉信號的掃描數據；步驟2、使用CEEMDAN算法對保偏光纖干涉信號的掃描數據進行降噪分解處理；步驟3、設置自相關系數閾值以過濾經降噪分解處理后的保偏光纖干涉分解信號分量中的噪聲，并重構信號；步驟4、計算Y波導的PER值和尾纖串擾。本發明實現了Y波導分布式偏振參數測量，為高精度光纖陀螺儀的標定和檢測提供依據。

技術領域

本發明涉及光學測量領域，特別是涉及一種Y波導偏振特性參數測量方法。

背景技術

光纖陀螺是一種基于Sagnac效應的角速率傳感器。鈮酸鋰光調制器件又稱Y波導，作為光纖陀螺的重要器件之一，其偏振消光比(Polarization?Extinction?Ratio，PER)和尾纖串擾是影響光纖陀螺精度的重要參數。Y結偏振消光比是線偏光在保偏光纖傳輸時耦合到另一軸的能量與主軸傳輸之比，偏振消光比越大表示Y波導對光的動態調制能力越強。串擾表示在傳輸過程中，部分信號能量因為內外因素干擾耦合到了另一軸，越低的串擾表明光纖模式保持的能力越優秀。增大Y波導的偏振消光比，或者降低尾纖串擾，可以降低Y波導處耦合能量轉移，從而減小光纖陀螺的誤差，提高其性能。

中國專利CN111337052A《一種Y波導參數測量儀、測量系統及測量方法》公開了一種基于傳統薩格納克干涉儀的測量Y波導參數的方法，能夠獲得渡越時間、半波電壓等參數，但未實現偏振特性參數的測量。中國專利CN104280216A《一種Y波導器件的雙通道光學性能同時測試裝置及其Y波導偏振串音識別與處理方法》公開了一種Y波導器件的雙通道光學性能同時測試偏振串音的方法，通過設置不同長度的輸出尾纖，從而實現雙通道數據同時測量，但未能實現Y波導器件分布式測量且同時獲得多個參數的值。

發明內容

本發明目的是提出一種基于降噪處理的Y波導偏振特性參數測量方法，利用這一方法可以Y波導消光比及偏振串音的測量，對器件的偏振參數測量提供方案。

本發明利用以下技術方案實現：

一種基于降噪處理的Y波導偏振特性參數測量方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、搭建保偏光纖干涉測量系統，采集集成Y波導干涉信號的掃描數據；

步驟2、使用完全集合經驗模態分解算法對集成Y波導干涉信號的掃描數據進行降噪分解處理，具體過程如下：

向當前時刻t下的原始信號S(t)中添加N組白噪聲信號nⁱ(t)，得到第i組帶噪聲的信號S_i(t)＝S(t)+εnⁱ(t)，其中，ε為白噪聲的幅度，N為白噪聲的輸入次數；對每組帶噪聲的信號進行EMD分解，得到N組IMF分量IMF₁ⁱ(t)，對N組IMF₁ⁱ(t)求平均，獲得第一階IMF分量IMF₁(t)及殘差r₁(t)，表達式如下：

r₁(t)＝S(t)-IMF₁(t)

將殘差重復進行上述的分解，直到最終的第m階殘差r_m(t)無法進行EMD分解；

集成Y波導掃描信號S(t)表示為：

其中，m表示為IMF分量的個數；

步驟3、設置自相關系數閾值以過濾經降噪分解處理后的集成Y波導掃描信號分量中的噪聲，并重構信號；具體過程如下：

對每一階IMF進行自相關計算，得到第j階IMF分量IMF_j(t)的自相關系數：