专利名称：非对称性3×3耦合器输出信号的无载波解调方法
技术领域：
本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种针对非对称性3X3耦合器输出信号的无载波解调方法。
背景技术：
干涉型光学传感器能够达到很高的灵敏度，可以用来探测微弱的物理量。在实际应用中，必须用适当的信号处理技术自动且线性地将被测信号提取出来。目前，应用较多的相位检测方法是相位生成载波算法，其中包括零差法、合成外差法、交流相位跟踪法等。相比而言，3 X 3耦合器法输出信号可靠稳定，且不需要在光路部分引入载波调制，使得系统已调信号频率降低，因而系统的采样频率可以降低，有利于数字解调系统的设计；同时光路部分相对简单，有利于集成光学传感器的研发。现有的对称性3X3耦合器输出无载波解调方法，是假设传感系统在对称性设计的基础上进行的。但是由于工艺等原因，传感系统很难达到理想的严格对称性，所以现有的对称性3 X 3耦合器输出无载波解调方法对3 X 3耦合器的对称性以及PIN和前置放大器的性能具有很高的要求，不利于在实际中广泛的应用
发明内容
本发明的目的是解决现有对称性3 X 3耦合器输出无载波解调方法，对3 X 3耦合器的对称性以及PIN和前置放大器的性能要求很高，不利于推广应用的问题，提供一种非对称性3X3耦合器输出信号的无载波解调方法。本发明提供的非对称性3X3耦合器输出信号解调方法，包括第1、非对称性3X3耦合器输出信号Ul，u2, U3的获得通过包含光源、1 X 2耦合器、传感器、3 X 3耦合器和光电探测器构成的M-Z干涉系统获得非对称性3X3耦合器输出信号，包括第1. 1、由光源产生相干光束；第1.2、由1X2耦合器将光源产生的光分为两束，一束作为参考光送入参考臂，另一束作为信号光送入信号臂；第1. 3、要检测的外部信号的转化使得信号臂产生形变，从而使得信号臂中的光发生相位变化并与参考臂中的光产生相位差；第1. 4、上述第1. 3步产生相位差的两束光经3X3耦合器产生三路相位调制光信号，由三个光电探测器接收并转化为三路电信号U1, U2, U3U1 = C^B1 cos Φu2 = C2+B2 cos (Φ-2 π /3- δ》U3 = C3+B3 cos (Φ+2 π /3+ δ 2)其中，Ci, (i = 1,2,3), δ17 δ 2为与光信号有关的常量，C1, C2，C3分别为三路信号的直流量，\和 为相位^”“ = ^;)为前置放大器的放大倍数，并且C1^ C2^ C3,B1 ^ B2 ^ B3, δ i 乒 δ2；第2、非对称性3X3耦合器输出信号U1, u2, U3的解调第2.1、去除直流分量利用公式Bi = 3Ui-kiU。，i = 1，2，3去除相应非对称性3X3耦合器输出信号U1, u2, U3中的直流分量，得到a1; a2, a3，其中uc为U1, u2, U3三路信号的和uc =屮+ +他，k1; k2, k3分别为
权利要求
1. 一种非对称性3X3耦合器输出信号的无载波解调方法，其特征在于，该方法包括 第1、非对称性3X3耦合器输出信号Ul，u2, U3的获得通过包含光源、1 X 2耦合器、传感器、3 X 3耦合器和光电探测器构成的M-Z干涉系统获得非对称性3X3耦合器输出信号，包括 第1.1、由光源产生相干光束；第1.2、由1X2耦合器将光源产生的光分为两束，一束作为参考光送入参考臂，另一束作为信号光送入信号臂；第1. 3、要检测的外部信号使得信号臂产生形变，从而使得信号臂中的光发生相位变化并与参考臂中的光产生相位差；第1. 4、上述第1. 3步产生相位差的两束光经3X3耦合器产生三路相位调制光信号，由三个光电探测器接收并转化为三路电信号U1, U2, U3 U1 = C^B1 cos Φ U2 = C2+B2 cos (Φ-2 π /3- δ j) U3 = C3+B3 cos (Φ+2 π /3+ δ 2)其中，Ci;i = l，2，3，S1, δ 2，为与光信号有关的常量，CnC2, C3分别为三路信号的直流量，Φ为光随时间变化的相位，δ工和δ 2为偏差相位，Bi, i = 1，2，3为前置放大器的放大倍数，并且
全文摘要
一种非对称性3×3耦合器输出信号的无载波解调方法。该方法可将光纤加速度传感器的非对称性3×3耦合器输出信号解调为与加速度信号成线性关系的信号。首先通过由包含光源、1×2耦合器、传感器、3×3耦合器和光电探测器构成的M-Z干涉系统获得非对称性3×3耦合器输出信号，然后对该信号进行解调去除直流分量、再进行核心解调得到结果N、消除交流增益对解调结果的影响得到结果D、将N与D相除得到结果Z，再由积分器对Z进行积分得到最终的相位信号。本发明与现有的对称性3×3耦合器输出无载波解调方法相比对系统的光路对称性要求降低，工艺上更容易实现，解决了实际中更为普遍存在的非对称性3×3耦合器输出信号解调问题，有很高的现实意义和使用价值。
文档编号G02F2/00GK102169273SQ20111009483
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者尉春华, 王峰, 王金海, 田倩倩, 郑羽 申请人:天津工业大学