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光纤相位调制技术用光纤代替自由空间作干涉光路,广泛应用于相干光纤系统中,如光纤干涉型传感器、相干光通信、光纤傅里叶变换光谱测量等。光纤相位调制通过对光纤某一部分的长度或折射率进行外部调制来实现,具有很高的检测灵敏度,动态测量范围大,且探头形式灵活多样,适用于不同的测试环境,响应速度快。
在光纤傅里叶变换光谱仪系统的实验研究中,采用基于压电陶瓷微位移器的光纤相位调制技术可以实现大动态范围的光程扫描,避免了许多机械精度和光学加工方面的技术难题,对于提高光纤傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率等性能,促使其更快地实现商品化和产业化有着重要的意义。
本文从研究光纤相位调制原理出发,调研国内外相关的光纤相位调制的方法,深入分析了光纤相位调制的各项单元技术。重点研究了压电陶瓷微位移器的特性,设计了低频的压电陶瓷高压驱动电路,并利用相位补偿技术对高压放大电路进行相位补偿,深入讨论了驱动容性负载时的电路稳定性,采取多项技术措施抑制电源和驱动电路的纹波。
将光纤相位调制单元应用于光纤傅里叶变换光谱仪系统中,测量ASE光源的光谱以及光纤光栅的透射谱,并与传统光栅光谱仪的测量结果进行对比。实验表明该系统的最大光程差达到1.6cm以上,对应的光谱分辨率达到1cm-1以下,且系统工作稳定。