干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术研究.pdf

光 子 V()1．38 第38卷第8期 学 报 No．8 2009年8月 2009 ACTAPH()T()NICASINICA August 干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术研究* 荆振国h，殷锴hJ6，张敏h，王立威h，朱耀强2，王子秋2，王宏华2，廖延彪h (1清华大学a．电子_I：程系．b．精密仪器与机械学系．北京100084) (2中海油fiJ服务股份有限公司技术中心．河北燕郊065201) 摘要：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(PolarizationDiversity 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 Generated 用基于反正切计算的相位生成载波PGC(Phase 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． 关键词：干涉型光纤传感器；偏振衰落；偏振分集接收；相位生成载波 中图分类号：TN247 文献标识码：A 文章编号：1004—4213(2009)08—2024—5 振分集探测单元结合相应的解调技术解决时分复用 0 引言 阵列中所有光纤干涉仪的偏振衰落J’ⅡJ题，极大地降 近年来，干涉型光纤传感器成为光纤传感器领 低了系统的成本。简化了传感器的制作工艺和系统 域最受_芙注的研究方向之一L1。“．干涉型光纤传感器 结构． 通过一定长度的敏感光纤可以实现极高的灵敏 1 消除偏振衰落的PDR方案 度一“．构成光纤丁．涉仪主体部分的光纤存在着双折 射现象，会使光纤中传播光信号的偏振态发乍变 在PDR方案中，光纤干涉仪输出经分束后，经 化。“．当发生干涉的两束光的偏振态不一致时，会使 过y方向与X方向成0角的检偏器，由探测器探 干涉信号的幅度发牛．衰落．产生偏振衰落现象．两束 测． 光的偏振状态完全正交时。两束光完全／fi相干，干涉 光纤干涉仪的传感臂输出的X、y方向的偏振 信哆的幅度衰落为零．为了从丁涉信号中解调出对 分量分别为 外界传感信息敏感的相位信号，需要克服偏振衰落 pc。幽r+¨ (1) 现象，使十涉信号维持一定的幅度． A。cos(wt+q5^+艿4) 当前解决于涉割光纤传感器中的偏振衰落问题 式中A。、A。分别是传感臂输出信号X、y两方向偏 的途径主要有：伞保偏光路方式、法拉第旋镜方式和 振分肇的幅度。∞是光频，西A足两个偏振方向的公 偏振分集探测方式等……． 共相位，文是两个偏振方向的相位差． 基于反正切计算的相位生成载波PGC解调技 参考臂输出的X、y方向的偏振分量分别为 术，具有灵敏度高，动态范同大等优势，与传统的基 严∞““+≠川 (2)