干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术研究

本文对消除干涉型光纤传感器信号偏振衰落的偏振分集接收PDR(Polarization Diversity Receiver)技术进行了理论分析.通过三态PDR方式,对输出的最大有效幅度信号进行选取,能够避免传输光偏振态变化导致干涉信号完全衰落的现象,使干涉信号有效幅度在一定范围内变化.采用基于反正切计算的相位生成载波PGC(Phase Generated Carrier)解调技术的相位测量结果不受由于偏振衰落导致干涉信号有效幅度变化的影响.提出结合三态PDR方式和基于反正切计算的PGC解调技术消除偏振衰落问题的影响,实现干涉型光纤传感器中相位信号的理想解调.

双Mach-Zehnder光纤干涉传感系统中的偏振衰落控制

针对偏振衰落现象导致信号关联的二义性使分布式双Mach-Zehnder光纤干涉传感系统难以实现高精度定位的问题,提出了一种控制偏振衰落的方法来保持系统检测信号的稳定性。利用系统的偏振模型分析了偏振衰落的来源,指出传感光纤偏振特性的不一致使系统检测信号对输入偏振态敏感是造成信号相关性恶化的根本原因,据此提出控制输入偏振态、搜索偏振态工作点的抗偏振衰落思想。在此基础上通过分析输入偏振态的两个参量对信号相关系数的作用进一步明确了偏振控制对算法的要求,并利用模拟退火算法进行了验证。现场实验表明,该算法可快速搜索偏振态工作点,持续稳定系统检测信号的相关性;结果证实了提出的偏振衰落控制方法可行且有效。

全光纤傅里叶变换光谱仪消偏振衰落技术研究

针对全光纤傅里叶变换光谱仪中光束偏振态在双折射影响下带来的干涉信号"偏振诱导衰落"现象导致测量光谱畸变的问题,根据偏振光学原理,分析了光纤应力、弯曲和扭曲导致的双折射对传输光束偏振态的影响,找到了FFTS在测量宽谱光源发射谱时出现谱线畸变的原因,提出了建立偏振态反馈控制系统来稳定干涉信号可见度的方法.实验结果表明,该方法消除了偏振态变化对测量光谱的影响.

干涉型光纤传感器及阵列的分集消偏振衰落技术的研究与改进

对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了新的理论分析 ,提出了将各路信号平方后相加的信号处理方式 ,使之能实现单元及阵列的实时消偏振衰落信号检测 .通过理论计算 ,可以使干涉信号幅度波动小于 9.5d B,并得出三路检偏是分集检测的最简取值的结论 ,通过自动增益控制电路 ,能够在信噪比有所降低的情况下消除偏振衰落的影响 ,实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落 。

光纤传感器中偏振开关法消偏振衰落技术

针对低双折射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落 ,提出的一种新型消偏振方式可以在可见度略有下降的情况下 ,较好地消除偏振态变化引起的干涉信号可见度的随机变化。该方案是通过相互正交的两个偏振态 ,补偿由于其中一个偏振态变化导致的干涉信号衰落。通过自动增益控制电路 ( AGC)可以使传感信号稳定 ,能够在信噪比有所下降的情况下消除偏振衰落的影响 。

干涉型光纤传感器的分集消偏振衰落技术的信号处理

对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了理论分析,提出了将各路信号平方后相加的信号处理方式,使之能实现单元及阵列的实时消偏振衰落信号检测。通过理论计算,可以使干涉信号幅度波动小于4.7dB,并得出三路检偏是分集检测的最简取值的结论,通过信号处理电路,能够在信噪比略有降低的情况下消除偏振衰落的影响,实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落,并设计了用于阵列的分集检测的实现方式。

干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术的研究

干涉型传感器的输出会出现偏振诱导信号衰落现象.根据偏振态可以为任意情况,对消偏振衰落技术进行了理论分析和仿真研究.得出了采用对n路检测信号进行平方取和的方法时,n≥3的情况下,输出最小值与最大值之比恒为1/3的结论.提出了在实际中选择n=3为合适取值.

干涉型光纤传感器偏振衰落动态补偿技术

为了消除单模光纤制作的光纤传感器常会因外部环境扰动而引起相位衰落和偏振衰落,通过改进传统的马赫-泽德干涉仪,利用高频振荡的PZT结合相位生成载波零差解调电路用来补偿相位衰落,引入一个可随干涉信号的幅值变化旋转的半波片来调整输出的干涉信号,据此可实现偏振衰落的动态补偿。通过理论分析可以得出由偏振衰落造成的信号幅度波动不大于3dB。

激光多普勒测速系统的消偏振衰落技术研究

针对偏振衰落现象导致干涉信号丢失使激光多普勒测速系统可见度降低的问题,提出了一种消偏振衰落方案来保持系统检测信号的有效性。以激光多普勒测速系统的工作原理为基础,分析了偏振衰落产生的机理,建立了干涉信号可见度与偏振态的椭率角和方位角之间的数学模型,数值模拟研究了偏振衰落对系统可见度的影响。对基于三态偏振分集接收的消偏振衰落方案进行理论分析,搭建激光多普勒测速系统,并进行了实验验证。实验结果表明,系统可见度的最小值由接近0提高到0.32,验证了该方案的可行性和有效性。研究结果可为激光多普勒测速仪的工程性应用提供依据。

干涉型分布式光纤传感系统抗偏振衰落性能研究

为了解决分布式光纤传感系统中常出现的偏振衰落现象,提高系统的稳定性,在分析了系统检测原理基础之上,基于单模光纤的双折射等效琼斯矩阵,建立了分布式光纤传感系统模型,明确了采用不同反射器件条件下,探测光强I与入射光偏振角度i的关系。通过试验证明系统采用旋转角为π/2的法拉第旋转镜(FRM)具有较好的抗偏振衰落特性。

干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术的研究与改进

本文对干涉型光纤传感器的分集检测消偏振衰落技术进行了新的理论分析，证明各路信号不能简单相加，提出了将各路信号平方后相加的信号处理方式，使之能实现实时信号检测。计算了这一信号处理方式与原文献假设的振幅绝对值相加时的信号幅度最大波动，证明这一方式是可行的，并得出结论三路检偏是分集检测的一个合适取值。

一种消除偏振衰落的干涉型光纤传感器

针对干涉型光纤传感器中使用单模光纤作为传感器件时,传输光偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落"问题,提出了稳定相干的保偏光路结构。该结构采用单模感应光纤与法拉第旋转镜组合,消除感应光纤偏振特性变化对干涉的影响。同时,通过干涉模块(IU)中使用保偏光纤并以π/2的方式焊接,使光路结构的其他部分均工作在保偏状态,获得稳定相干的保偏光路结构。实验结果表明,该方法能很好地消除偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号"偏振诱导衰落",使系统达到偏振稳定,干涉条纹可见度可达40%。

光纤干涉仪中用于消除偏振衰落的平衡检测技术

针对单模光纤干涉仪两臂中光的偏振态受环境变化引起的信号衰落,提出了一种新的消偏振衰落方案.该方案基于单臂光纤干涉仪,通过对干涉仪的信号采用双路光电检测法,经过高通滤波器、平方器,将两路信号相加后,实现了干涉仪信号无偏振衰落输出.其实验结果与理论分析一致.

光纤分布式传感器抗偏振衰落技术研究

对光纤分布式传感器的三态偏振分集检测方法进行了理论分析,提出将输出信号经过偏振膜产生三态并平方和相加的处理方式,实现了系统抗偏振衰落。进一步分析,在信号处理后续增加自动增益控制设计,得到较为稳定的检测信号幅度。仿真结果验证了理论推导的可行性,并分析了C值波动对系统性能的影响。

基于偏振切换的干涉型光纤水听器外差解调技术

针对光纤光栅水听器中的偏振衰落问题,文章提出了基于偏振切换的外差解调技术,运用复数运算的方法对四路干涉信号进行合成,将其应用于干涉型光纤传感系统中以抑制偏振衰落。针对偏振切换对采样率的影响提出高速偏振切换的优化方法,降低了偏振切换对脉冲采样率的需求。作者从理论上分析了偏振切换技术抑制偏振衰落的原理,开展了基于偏振切换的外差解调技术的仿真与实验研究。仿真与实验结果显示,正交偏振切换方法合成的信号可以消除偏振态扰动带来的影响;合成信号的等效干涉度稳定在较高水平;优化后的偏振切换方法可以降低对脉冲采样率的需求。

光纤干涉信号的3×3耦合器解调及偏振衰落分析

建立了基于3×3耦合器的光纤Mach-Zehnder(MZ)干涉型传感系统。在对3×3耦合器信号解调方案进行了推导和分析后,对干涉信号中偏振衰落现象进行了理论分析和实验研究,并指出了它对3×3耦合器信号解调方案的影响。针对偏振衰落现象的特点,提出了消除这一问题的方案,实现了干涉仪信号的无偏振衰落输出。

利用正交偏振切换抗偏振衰落和抑制偏振噪声

干涉型光纤传感器是一种高灵敏度的传感器，在许多领域都具有重要应用价值，而偏振衰落是这种传感器中需要解决的一个重要问题。提出采用脉冲正交偏振切换及基于相位生成载波（PGC）的信号合成算法来实现抗偏振衰落。阐述了正交偏振切换方法的基本理论，分析了以PGC解调为基础的正交偏振切换合成算法的原理，搭建了实验系统进行实验研究。结果表明，当光纤中偏振态受到扰动时，通过正交偏振切换及合成算法，合成的结果等效干涉度可以稳定在O．93～O．94之间；解调结果的噪声可以达到四路偏振通道噪声的最低水平。该方法可以消除传输光纤中偏振扰动所造成的低频相位漂移，使解调结果不受传输光纤中偏振态扰动的影响。长时间的噪声监测结果表明，PGC调制频率为8 kHz时，系统噪声达到了-96 dB（1 kHz），与同一系统中采用法拉第旋镜作为反射镜测得的本底噪声相当。该方法为解决干涉型光纤传感器时分复用阵列，特别是基于光纤光栅的干涉型准分布式光纤传感器和分布式传感系统中的偏振衰落问题提供了一种可行的途径。

干涉型光纤传感阵列的电光调制消偏振衰落技术

提出了一种新型的干涉型光纤传感器阵列的消偏振衰落技术。在时分复用系统中,在全保偏传感基元的基础上,使用单模光纤做传输光纤搭建系统,通过对输入偏振态进行高频调制,能够在光强有所下降的情况下较好地解决了系统的偏振衰落问题。理论分析证明,当EOM相位调制的初相位设置为π/4,采样率和相位调制频率设置恰当时,通过PGC内调制解调技术可实现消偏振衰落。在理论分析的基础上进行了MATLAB软件模拟,解调出来的信号与原始信号基本重合。

双光束干涉型光纤传感器抗偏振消衰落技术

对干涉型光纤传感器中光波偏振态的随机变化导致待检测信号衰落的原理进行了理论分析，系统地总结了目前国内外关于双光束干涉型光纤传感器抗偏振消衰落措施的最新研究成果。

偏振无关的Michelson光纤传感器的研究

针对低双折射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落 ,介绍了一种新型的干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术 .通过在 Michelson光纤干涉仪上加两个法拉第旋转镜以抵消偏振态的随机变化 ,可以使输出信号的可见度稳定为 1,并分析了瑞利散射对光纤干涉仪的影响 .