干涉型光纤传感器偏振衰落动态补偿技术

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1、干涉型光纤传感器偏振衰落动态补偿技术吴许强俞本立孟军穆姝慧孙维亚安徽大学物理系230039摘要：由单模光纤制作的光纤传感器常会因外部环境扰动而引起相位衰落和偏振衰落。目前相位补偿技术已经比较成熟，而偏振衰落已成为阻碍其实用化的重要因素。本文在相位补偿的基础上提出了一种动态补偿偏振衰落的方法并对其进行了理论分析。本技术的关键是在干涉仪的参考臂中引入一个可以旋转控制的半波片。把干涉信号的幅值变化通过驱动电路反馈给步进电机，步进电机旋转该半波片以调整干涉信号的幅值。据此可实现偏振衰落的动态补偿，可使偏振衰落造成的信号幅度波动

2、不大于3dB。关键词：光纤干涉仪动态补偿偏振衰落半波片DynamicCompensationTechniqueforPolarizationFadinginInterferometricOpticalFiberSensorsMUShuhui,YUBenli,MENGJun,WUXuqiang，SUNWeiyaPhysicsDepartment,AnhuiUniversity,230039Abstract:Interferometricsensorsfabricatedwithsinglemodefiberaresubj

3、ecttopolarizationfadingandphasefadinginducedbyenvironmentalfluctuations.Atpresenttime,thetechniquesforphasecompensationhavebeenmature,whilepolarizationfadingbecomesanimportantfactorwhichlimitstheapplicabilityofthesensors.Basedonthetechniqueforphasecompensation,a

4、noveldynamiccompensationtechniqueforpolarizationfadingisproposedandanalyzedtheoretically.Thekeypointofthetechniqueisintroducingaspincontrollablehalf-waveplatetotheinterferometer.Throughadrivingcircuit,theinterferometeroutputsignalamplitudevariationisfedbacktoast

5、eppingmotorandthesteppingmotorrotatesthehalf-waveplatetoadjusttheamplitude.Inthiswaythedynamiccompensationforpolarizationfadingisachieved.Thetheoreticalresultsshowthattheamplitudefluctuationofthistechniqueisnomorethan3dB.Keywords:opticalfiberinterferometer;dynam

6、iccompensation;polarizationfading;half-waveplate一引言在传感技术中干涉型光纤传感器以其高灵敏度早就引起了人们的重视。经过二十多年的研究，这类传感器已在诸多领域如：压力，振动，速度，加速度的测量取得了广泛的应用，[1,2]光纤水听器﹑光纤陀螺已成为成功的典型，此类传感器中的相位衰落问题已经得到了很好的解决，而偏振衰落问题均是通过采用保偏光纤来克服。目前保偏光纤及相应保偏器件成本高昂,人们希望用单模光纤来制作此类传感器以降低成本并拓展其应用领域。在普通的单模光纤干涉传感器中，

7、同样会受环境影响而引起相位衰落和偏振态衰落。相位衰落可以通过[3][4][5]多种解调方式如：零差解调法，合成外差法，相位跟踪法加以补偿。近二十年，许多[6]学者在抗偏振衰落方面做了大量工作，如N.J.Frigo等人提出了偏振分集检测技术，【7】T.Okoshid提出了用法拉第旋转镜抗偏振衰落技术等。但这些方法都存在一定的局限性，吴许强，E-mail：atlaswoo@etang.com通讯联系人，俞本立，安徽大学物理系光波导实验室，电话：0551-5108155，E-mail：benliyu@mars.ahu.edu

8、.cn安徽省优秀青年基金项目资助59[8]如结构复杂，信噪比降低等。本文介绍了一种新颖简易的干涉型传感器偏振衰落的动态补偿技术。在相位生成载波零差解调技术较好地消除相位衰落的基础上，利用旋转的半波片可以动态补偿由环境变化引起的偏振衰落。通过计算模拟证明了理论分析的正确性。该方案具有结构简单，成本低廉的特点。二结构与分析如图1所示，