本发明专利技术公开了一种相噪抑制的移频共干涉仪分布式偏振串音测量装置，包括可调谐激光源模块、共干涉仪模块、待测器件模块、探测模块和信号采集处理模块共五个模块。整体装置的特征是：利用一个共用干涉仪对干涉拍频信号进行移频，共用干涉仪其中一臂上连接延迟光纤与移频器，其中移频器能够有效减少延迟光纤的长度，避免长延迟光纤带来的影响，同时规避了低频噪声、信号混叠与环境因素带来的残余相位噪声等问题。该装置利用移频器与延迟光纤结合对干涉拍频信号进行移频，可实现对长距离待测器件的测量，同时，干涉仪受到不同环境因素影响从而带来残余相位噪声，该装置将主干涉仪与辅助干涉仪结构简化为一个共用干涉仪，有效提升动态范围。范围。范围。
【技术实现步骤摘要】
一种相噪抑制的移频共干涉仪分布式偏振串音测量装置
[0001]光纤测量
技术介绍
[0002]光纤陀螺相对于传统的机械陀螺具有质量轻、体积小、抗电磁干扰等特点。而光纤环作为光纤陀螺的核心元件之一，其性能的优劣也直接决定了光纤陀螺整体的性能。目前就需要利用装置或者方法来直接检测光纤环中的缺陷与外部应力分布，其表现形式为偏振串音，我们通过得到偏振串音的位置与强度信息就能得到光纤环的缺陷与外部应力分布信息。
[0003]基于白光干涉原理的光学相干域偏振测量技术(OCDP)是一种分布式光学偏振串音特性检测的重要技术，主要致力于偏振串音位置和强度的高精度分析，通过测量沿传输方向的偏振串音分布，能够获得外部环境的应力、温度等信息，对偏振光学器件的性能进行测试与评估的同时，还为保偏光纤的生产检测、光纤环的绕制工艺、偏振器件之间的精确熔接对轴等提供了必要的指导。
[0004]OCDP技术凭借其高测量灵敏度、高空间分辨率、大动态范围等优点，在保偏光纤高精度对轴、器件消光比测试、光纤陀螺环测试等领域得到了广泛的应用。
[0005]但在现有不断改进的光学相干域偏振测量技术OCDP方案中，依然存在着测试速度与精度的折衷问题。为了确保偏振串音测量的高精度，只能牺牲光程扫描的速度，让机械程控位移台进行缓慢移动扫描，因此光学相干域偏振测量技术中光程扫描精度与速度相互制约的问题没有得到根本性的解决。同时，由于光程扫描是利用机械程控位移台来控制的，运动部件易受外界环境干扰例如应力、振动、温度等的影响，进而引入微小但不可忽略的形变与误差，也增添了系统的不稳定性。发展光程扫描延迟器以扩大测试量程的方法也会增加系统的复杂度和带来额外的误差，虽然能够使测量范围在一定程度倍增，但扫描量程依然受限于光纤延迟线的长度，大扫描量程必然带来装置的大体积结构与不稳定性。另外，由于光学相干域偏振测量技术OCDP中使用的宽谱光源能量较低，信噪比受限，导致动态范围始终无法得到大跨越提升。
[0006]相对于发展成熟的光学相干域偏振技术(OCDP)，光学频率域偏振技术(Optical Frequency Domain Polarimetry，OFDP)因其测试时间短，动态范围大，空间分辨率高等优势，在高精度需求的测试领域中得到了广泛的应用。
[0007]2021年，广东工业大学的喻张俊等人公开了一种基于光频域移频干涉的分布式偏振串音快速测量装置(一种基于光频域移频干涉的分布式偏振串音快速测量装置，CN202110828088.6)，在其中利用可调谐激光器进行快速的波长扫描，极大提升了偏振串音的测量速度和动态范围；同年，广东工业大学的喻张俊等人公开了一种基于光频域最优移频干涉的分布式偏振串音测量装置(一种基于光频域最优移频干涉的分布式偏振串音测量装置，CN202110817547.0)，在其中利用多个具有不同臂长差的主干涉仪，极大拓展了待测器件的长度测量范围。
[0008]2017年，美国ARUTR OLSZAK等人公开了一种光谱控制白光干涉测量法(True heterodyne spectrally controlled interferometry，US20180149468)，利用声光调制器在延迟线装置的一臂产生频移，进而获得频谱域中以时变方式产生连续相移的拍频；2021年，南京大学的王峰等人公开了一种声光调制器移频法(用于校正非线性调谐效应的光纤参数测量装置，CN202110135197.X)对光波移频，增大拍频信号频率。
[0009]但在现有不断改进的OFDP中，存在着一些不足之处，例如同一个光路结构中存在主干涉仪与辅助干涉仪，而环境因素会对主干涉仪与辅助干涉仪的干涉信号造成不同影响，当利用辅助干涉仪的干涉信号去校正主干涉仪的干涉信号时，非线性校正的效果有限，产生严重的残余相位噪声；测试长距离待测器件时，根据光程差公式我们就要增加干涉仪中的光程差，但是，加长光程差的同时带来了相位噪声抬升的问题。
[0010]为了弥补上述的不足之处，本专利技术基于现有技术改进，公开了一种相噪抑制的移频共干涉仪分布式偏振串音测量装置，本专利技术将主干涉仪与辅助干涉仪合并为一个共用的干涉仪，一方面是受到环境影响因素是一致的，提升了非线性校正的效果，消除残余的相位噪声；另一方面是利用移频器对干涉拍频信号进行移频，消除在频域信号中的低频噪声、低频信号混叠等问题。
技术实现思路
[0011]本专利技术的目的在于提供一种从本质上提升偏振串音测试速度，同时克服干涉仪受环境因素影响与低频噪声和信号混叠问题的基于光频域频移干涉的光纤分布式偏振串音简化测量装置。
[0012]本专利技术是通过如下措施来实现的：
[0013]一种相噪抑制的移频共干涉仪分布式偏振串音测量装置，包括可调谐激光源模块1、移频共干涉仪模块2、待测器件模块3、探测模块4和信号采集处理模块5。
[0014]所述可调谐激光源模块1与移频共干涉仪模块2相连，移频共干涉仪模块2中的第二耦合器25分两路，一路由第二耦合器第一输出端25c到待测器件模块3，待测器件模块3与探测模块4的第一探测器41相连，另一路由第二耦合器第二输出端25d与可调光衰减器13相连，可调光衰减器13与探测模块4的第二探测器43相连，探测模块4与信号采集处理模块5相连。
[0015]所述探测模块4输出的待测器件信号42与共干涉仪信号44共同注入信号采集处理模块5的信号采集单元51，进行信号模数转换，将转换后的信号输入到信号处理单元52，得到相应偏振串音的位置与强度信息。
[0016]所述光源出射端12与第一耦合器输入端21a相连，第一耦合器21的输出端分为第一耦合器第一输出端21b与第一耦合器第二输出端21c两路。一路由第一耦合器第一输出端21b与参考臂22相连，参考臂22与第二耦合器第一输入端25a相连；另一路由第一耦合器第二输出端21c连接一段延迟光纤23，延迟光纤23与移频器输入端24a相连，移频器输出端24b与第二耦合器第二输入端25b相连，延迟光纤23与移频器24共同组成干涉仪的延迟臂26。
[0017]所述移频共干涉仪模块2分两路输出，一路由第二耦合器第一输出端25c与待测器件模块3相连，另一路由第二耦合器第二输出端25d与可调光衰减器13相连。
[0018]所述移频共干涉仪模块2的光程差为S
i
。
[0019]所述移频器24调制的频率为10～12.5MHz。
[0020]所述待测器件模块3由起偏器输入端尾纤31a、起偏器31、第一连接点31b、待测器件32、第二连接点33a、检偏器33、检偏器输出端尾纤33b顺序连接，同时，所述待测器件的光程差为S
DUT
，要求S
i
≥2
·
S
DUT
。
[0021]所述起偏器31的起偏角度为0
°±3°
，起偏器输入端尾纤31a为单模光纤，起偏器输出端尾纤与待测器件输入端尾纤相连，二者都为保偏光纤，连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种相噪抑制的移频共干涉仪分布式偏振串音测量装置，包括可调谐激光源模块(1)、移频共干涉仪模块(2)、待测器件模块(3)、探测模块(4)和信号采集处理模块(5)，其特征是：可调谐激光源模块(1).出射光到移频共干涉仪模块(2)，移频共干涉仪模块(2)中的第二耦合器(25)分两束光，一束光从第二耦合器第一输出端(25c)注入到待测器件模块(3)，再由待测器件模块(3)到探测模块(4)的第一探测器(41)，另一束光从第二耦合器第二输出端(25d)注入到可调光衰减器(13)，再由可调光衰减器(13)到探测模块(4)的第二探测器(43)，探测模块(4)输出信号到信号采集处理模块(5)。2.根据权利要求1所述的一种相噪抑制的移频共干涉仪分布式偏振串音测量装置，其特征在于，所述移频共干涉仪模块(2)具体为：可调谐激光源模块(1)出射光到移频共干涉仪模块(2)，移频共干涉仪模块(2)中的第二耦合器(25)分两束光，一束光从第二耦合器第一输出端(25c)注入到待测器件模块(3)，再由待测器件模块(3)到探测模块(4)的第一探测器(41)，另一束光从第二耦合器第二输出端(25d)注入到可调光衰减器(13)，再由可调光衰减器(13)到探测模块(4)的第二探测器(43)，探测模块(4)输出信号到信号采集处理模块(5)；所述移频共干涉仪模块(2)输出分两束光，一束光由第二耦合器第一输出端(25c)注入到待测器件模块(3)，另一束光由第二耦合器第二输出端(25d)注入到可调光衰减器(13)；所述移频共干涉仪模块(2)的光程差为S
i
。3.根据权利要求2所述的移频共干涉仪模块(2)，其特征在于，所述移频器(24)具体为：所述移频器(24)调制的频率为10～12.5MHz。4.根据权利要求1所述的一种相噪抑制的移频共干涉仪分布式偏振串音测量装置，其特征在于，所述待测器件模块(3)具体为：所述待测器件模块(3)由起偏器输入端尾纤(31a)、起偏器(31)、第一连接点(31b)、待测器件(32)、第二连接点(33a)、检偏器(33)、检偏器输出端尾纤(33...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，林一城，喻张俊，徐鹏柏，温坤华，王云才，秦玉文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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