远程光纤水听器系统中传输光纤引入噪声的抑制

远程传输光纤受环境的影响会在水听器系统中引入噪声,利用迈克耳孙光纤干涉仪模拟光纤水听器,搭建了远程光纤水听器系统,采用参考干涉仪法解调对传输光纤引入的噪声进行抑制。实验结果表明,与常用的相位产生载波技术(PGC)解调相比,参考干涉仪法解调在不影响传感水听器对声信号检测能力的情况下,对传输光纤引入的扰动噪声能进行良好的抑制,频率为500 Hz噪声的抑制量可达到约25 d B,同时该方法使传感水听器系统中100 Hz位置的本底噪声也降低了17 d B。     

非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论，通过详细的推导，得到非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式，分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系，提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法。     

非平衡光纤Mach2Zehnder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤MachZehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过详细的推导,得到非平衡光纤MachZehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系,提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法。     

非平衡光纤Mach-Zehder干涉仪偏振衰落及相位噪声分析

研究了非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪因两束干涉光偏振态变化引起的偏振衰落和相位噪声问题.运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过详细的推导,得到非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系,提出抑制偏振衰落和相移噪声的方法.     

激光光纤传输中远端相位噪声的测量与控制

在稳频激光的光纤传输中,光纤本身引入的相位噪声影响到激光频率的稳定性,造成激光光谱的展宽。介绍了光纤相位噪声的测量及如何通过反馈控制在光纤远端消除这一噪声。建立了消除光纤相位噪声的实验系统,测量了一段30 m裸光纤引入的相位噪声,并采用反馈控制在光纤的远端消除这一噪声,将光纤造成的1 kHz谱线展宽减小到1 Hz以下。还分析了将相位检测中解调出来的噪声电压转换成相位噪声的问题。     

基于相位载波调制解调技术的全保偏光纤水听器

报道了基于相位载波调制解调技术的全保偏光纤水听器研究结果.采用全保偏光纤干涉仪结构消除了偏振不稳定性,运用相位载波调制解调信号处理技术消除相位随机漂移引起的干涉信号衰落的影响,实现了对声信号的稳定检测和光纤水听器探头的全光纤化.实验测得在20～1 600 Hz频段,光纤水听器的相位灵敏度约为-162.5 dB,灵敏度的起伏为±0.7 dB,500 Hz单频点的灵敏度变化小于0.1 dB.     

基于法拉第旋转镜的Michelson干涉仪偏振相位噪声研究

在理论上研究了由法拉第旋转镜构成的Michelson干涉仪的偏振特性,推导出Michelson干涉仪的偏振引入相位噪声与法拉第旋转镜旋转角偏差的关系式.理论分析法拉第旋转角有偏差时,引导光纤中的偏振态扰动(偏振噪声)会在干涉仪中引入相位噪声,该相位噪声水平与引导光纤中的偏振噪声水平和干涉仪输入光的偏振态有关.并且当法拉第旋转角偏差±2°时,可估算偏振引入的相位噪声与引导光纤中偏振噪声的幅度比值低于2×10-3;在多波长复用系统中,若法拉第旋转角偏差±5°,该幅度比值仍低于1.5×10-2.实验中观察到该幅度比值低于2.5×10-2,并发现输入光偏振态变化并不引起干涉仪相位噪声的变化,由此可知由法拉第旋转角偏差引入的相位噪声符合理论估算的量级,得到了很好的抑制.     

基于3×3耦合器的非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪传输特性研究

研究了一般条件下基于3×3耦合器的非平衡光纤Mach-Zehnder干涉仪的传输特性。运用波导耦合理论和光纤偏振光传输理论,通过推导,得到干涉仪输出光强、可见度以及相位噪声的表达式,分析了干涉仪三路输出光强之间的相互关系,以及可见度、相位噪声与干涉仪输入光偏振态之间的关系。     

全保偏M-Z型光纤磁场传感系统实验研究

报道一种基于全保偏Mach Zender型干涉检测的光纤磁场传感系统。采用TbDyFe磁致伸缩材料,在长度约为10cm的裸保偏光纤上环绕了一层厚度约为2μm的膜,大大提高了磁致伸缩材料与光纤的附着性能,解决了光纤弯曲问题。选用保偏光纤耦合器、保偏光纤偏振器,构成包括传感部分在内的全部保偏的Mach Zender型光纤传感系统,从根本上抑制了系统偏振噪声;利用主动相位补偿法有效地消除了干涉仪系统的相位漂移。对系统的直流偏置和交流磁场响应特性进行了测试。实验结果表明,系统的相位随磁场变化的灵敏度为0.45458rad/mT,可检测的磁场分辨率达到2×10-8T。     

非平衡干涉检测光纤光栅高频振动传感研究

采用非平衡Mach Zender干涉仪检测光纤光栅高频振动传感测量,通过工作点控制消除了随机相位变化和光源起伏的影响,实现了40kHz频率范围内振动信号的检测.     

光纤干涉系统光学湍流测量原理及其偏振噪声问题的分析

光纤干涉仪具有测量精度高、探测灵敏度大等优点,可用于直接测量大气湍流折射率起伏.首先简要介绍了光纤Mach-Zehnder干涉仪的光学湍流测量原理,描述了低双折射单模光纤中光束偏振态变化诱导的偏振信号衰落现象,并通过偏振态的邦加球分析和详细的公式推导,得出了干涉仪可见度和相移噪声的关系式.结果表明:控制输入光偏振态与干涉仪本征向量之间的夹角在零度左右,可有效地抑制偏振噪声,最后给出了偏振控制器实现偏振控制的原理,为构建稳定的光学湍流测量光纤干涉系统提供了科学依据.     

Analysis of input-polarization-induced phase noise ininterferometric fiber-optic sensors and its reduction using polarizationscrambling

The dependence of the phase shift of an interferometric fiber sensor on the input state of polarization is analyzed, and it is shown that fluctuations in the input polarization to a fiber interferometer can lead to the generation of excess phase noise. The relationship between this effect and the variation in visibility with input polarization is described and theoretically confirmed. The use of depolarized source light to eliminate input-polarization-induced excess phase noise is theoretically and experimentally demonstrated     

A Fiber Fizeau Interferometer for Measuring Minute Biological Displacements

A laser interferometer has been developed which was used to measure vibratory displacements of the cricket's posterior tympanic membrane with a sensitivity of less than 0.1 A. A special feature is the incorporation of an optical fiber in two of its arms, which makes possible its use in hard-to-access areas. Another feature is its Fizeau configuration, which enables one to eliminate much undesirable noise by combining both the reference arm and the object arm within the same length of fiber. Numerical results are given over the auditory spectrum for two different conditions of the space behind the cricket's posterior tympanic membrane.     

管道泄漏检测分布式光纤传感技术研究

提出了一种基于Mach—Zehnder光纤干涉仪原理的管道泄漏检测分布式光纤传感技术,该技术可以实时检测管道线发生的泄漏。分析了该技术的工作原理,讨论了在泄漏噪声作用下光纤中传播的光波相位变化关系。理论分析和测试结果表明,该测试技术可以有效地提高管道泄漏的测试灵敏度。在气体管道压力小于0．2MPa的条件下,可以检测到0．4m^3／min的气体管道泄漏,测试距离可达到50km。     

Novel passive phase noise cancelling technique for interferometric fibre optic sensors

A novel technique for the cancellation of phase noise in a fibre interferometer caused by laser frequency emission jitter is described. The scheme is based on the use of a reference interferometer and phase generated carrier passive homodyne phase detection. Signal processing involving cross-multiplication of the sine and cosine components of the sensor and reference interferometer outputs is shown to provide cancellation of phase noise.<>     

薄壁圆柱壳体压差式光纤矢量水听器

分析了薄壁圆柱壳体压差式光纤矢量水听器的基本原理.用光纤迈克耳孙干涉法测量水声压差信号,用琼斯矩阵理论分析了干涉系统的偏振衰落原因并用法拉第镜实现偏振补偿.分析了压差判向的声学原理,仿真了余弦指向性曲线.用轴对称问题的准静态弹性力学原理分析了水听器背衬结构模型,得出声压差相移灵敏度的解析式.实验设计并实现了薄壁圆柱壳体压差式光纤矢量水听器样机,其测量的声压相移灵敏度与理论计算结果基本吻合,其指向性测量与计算机仿真分析基本一致.在低频段灵敏度上取得了突破,为低频水声环境应用压差式矢量水听器提供了依据,为小尺寸高灵敏度光纤矢量水听器的研制提供了参考.     

Fringe order identification in optical fibre white-light interferometry using centroid algorithm method

A special digital signal processing technique based on a centroid algorithm is presented. It is used to identify the central fringe from the output fringe pattern produced by an optical fibre white-light interferometer system to achieve a large-dynamic-range and absolute phase measurement. A computer simulation and subsequent experimental verification have shown that this technique is capable of sustaining a high operating noise level.<>