光纤传感系统偏振控制与干涉臂补偿研究

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1、光纤传感系统偏振控制与干涉臂补偿研究摘要近年来，随着传感器朝着灵敏精巧、适应性强、智能化的方向发展，光纤传感器这一传感器家族的新成员，正由于其抗电磁干扰能力强、安全可靠、灵敏度高、可构成传感网络等优点而受到更多地重视。而在光纤传感中，又以干涉型光纤传感器的灵敏度最高，应用最广泛。然而，干涉光偏振态变化导致的干涉信号衰落是干涉型光纤传感器走向实用化之前要解决的问题之一。论文的主要内容是设计一个基于Optellios公司的偏振控制器(polarizationcontroller,PC)PCI000C的偏振态控制系统，通过对输

2、入光偏振态反馈控制来解决光波的偏振态不稳定。首先是对干涉仪输出的干涉信号进行采样，然后进入PIC单片机进行算法处理，之后输出控制信号给偏振控制器来调整光纤中光的偏振态。通过这种方法使得输入光的偏振态能够实时动态地跟踪干涉仪本征矢量的变化，使两者的夹角尽量保持在零度的范围，就能够使系统较好地稳定在最佳输入偏振态附近。论文还设计了光纤传感器的辅助系统，基于RTXMl91光收发模块的干涉臂长度差测量补偿系统。从物理性能上让两个干涉臂的长度尽量保持一致，避免因长度相差太大而引起更大的相干噪声。论文首先对干涉型光纤传感器的原理以及

3、输入偏振态反馈控制原理作了介绍，接着详细介绍了基于PCI000C的偏振态控制系统的软硬件设计，并在集成开发环境(MPLAB)中用C语言开发程序。最后详细介绍基于RTXMl91的干涉臂长度差测量补偿系统的软硬件设计和在集成开发环境下用VHDL语言编程和仿真。所有的原理图和印刷电路板(printedcircuitboard，PCB)设计都在EDA设计环境下完成。关键词：光纤传感器，偏振态控制，干涉臂补偿，PCI000CTHESTUDYOFPOLAIUZATIONCONTROLLINGANDCOMPENSATIONOFINTE

4、RFEROMETIUCARMSINFIBEROPTICALSENSORSYSTEMABSTRCTIntherecentyears，assensorssystembecomemoreintelligent，sensitiveandpowerful，thefiberopticalsensorsystem，whichiSanewoneinsensorfamily,isbeingmorepopular,duetoitssafety,sensitivityandtheabilitytobuildthesensornetwork．W

5、hat’Smore．thefiberopticalsensorbasedoninterferometerhasthehighestsensitivityandapplication．However,thefadingofinterferometricsignalbroughtfromthechangeofpolarizationstateofinputlightisthekeyproblembeforethefiberopticalsensorgoestothemarket．Themaincontentofthispap

6、eristodesignapolarizationcontrollingsystembasedonPC1000C，apolarizationcontrollerofOptellios．Withthesystem，thepolarizationstatewillbecomemorestable．Firstofa11'theinterferometricsignalwillbesampled．ThenthedataiSsenttomicrocontrollerandprocessedbysomealgorithm．Lastl

7、y,thecontrollingsignalwillbesenttoPC1000Ctocontrolthepolarizationstateoftheinputlight．Inthisway,thepolarizationstateofoutputlightcanfollowthechangeofinterferometereigenvectordynamicallyinordertokeeptheirangleatthescopeofzero．Thesystemcankeepthepolarizationstateof

8、inputsignaloptimum．Thepaperalsointroducesanotherassistantsystem，basedonopticaltransceivermoduleRTXM191．Thegoalistomeasurethedifferenceofinterferometricarms．The