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引用本文:

宋美杰,于廷宽:一种基于3×3耦合器的光纤相位解调算法[J]. 光通信技术,2019,43(5):51-53.

一种基于3×3耦合器的光纤相位解调算法

宋美杰1,于廷宽2
(1.桂林航天工业学院 电子信息与自动化学院,广西 桂林 541004;2.中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林 541004)

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摘要:针对当前3×3耦合器相位解调算法的不足,借鉴相位生成载波(PGC)解调算法,提出了一种新的3×3耦合器相位解调算法。该算法通过在干涉仪中加一个高频大幅相位调制信号,使用3×3耦合器中2路输出的一阶倍频项实现相位解调,对该算法进行了理论推导,并通过Matlab编程对算法进行了验证。该方法避免了传统3×3耦合器法被动解调中无法实时判断干涉效果、不能及时进行偏振控制的不足。
关键词:光纤干涉仪;相位解调;3×3耦合器
中图分类号:TN622 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2019)05-0051-03
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.05.013

0 引言
       光纤干涉仪是光纤传感技术中经常用到的一种光路结构,它能将光纤中的相位变化转换为光强变化以便于观测,具有灵敏度极高的优点。例如对于波长为1.55μm的光源,只要干涉仪的光程差变化达到1.55μm,干涉仪输出光强就能得到一个明暗条纹,因此在直接观察方式下,光纤干涉仪的检测精度可达微米量级。如果需要更高的测量精度和动态范围,就需要用到相位解调技术。常用的相位解调技术有:相位生成载波(PGC)法[1]、3×3耦合器法和外差探测法[2]等。无论从实现难易度和实现成本看,3×3耦合器法都是一种优秀的相位解调方法,但是在某些应用场合,3×3耦合器法也有局限性[3-6]。比如在干涉仪的偏振态不稳定情况下,需要增加偏振控制器来稳定干涉效果。对于PGC、外差等主动解调方法,因为一直有外部大幅度调制信号,所以可以实时判断出干涉仪的干涉效果;而3×3耦合器法属于被动解调方法,只有当检测相位信号幅度超过πrad 时,才能知道干涉仪的干涉效果,若干涉仪的相位差长期处在零值或小值范围内,就很难了解此时的干涉效果并进行偏振态调节。
       本文将3×3耦合器解调算法与PGC法[1]相结合,通过在干涉仪中引入一个额外的大相位变化信号来弥补上述3×3耦合器法的不足。

3 结束语
       本文基于对当前3×3耦合器相位解调算法不足的分析,借鉴PGC相位解调算法,通过在干涉仪中引入一个大幅相位调制信号,使用3×3耦合器的2路输出实现相位解调。本文不仅对算法进行了理论推导,而且通过Matlab编程进行了仿真,仿真结果表明:该算法可实现相位解调,并且在一定频率范围内具有很好的解调一致性。