[发明专利]基于3×3光纤耦合器的相移白光干涉测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤白光干涉测量方法，特别涉及基于3×3光纤耦合器的相移白光干涉测量方法，属于光纤传感技术领域。

背景技术

干涉型光纤传感器，如法布里-珀罗(Fabry-Perot，法珀)、马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)、迈克尔逊(Michelson)、萨格纳克(Sagnac)等，具有很高的测量灵敏度，得到广泛的应用。待测量，如应变、温度、位移或者压力等，作用在干涉仪上，引起干涉仪光程差的变化，从干涉仪的输出干涉信号中解调出光程差，从而实现对被测物理量的测量。

干涉测量法是测量很多参数(如温度，压力，应变等)非常重要的一种方法，经常使用干涉仪的一个臂作为参考光(未经过含有所需测量参数的环境)，另一个臂作为信号光(经过含有所需测量参数的环境)，解调出两臂之间的相位差，就可以获得需要测量的参数。因此干涉信号的解调技术是光纤干涉测量术的核心技术。干涉解调技术主要分为相对测量技术和绝对测量技术。相对测量技术只能测量信号的变化量，不能测量静态或缓变信号，而绝对测量可以测量出干涉仪的光程差，因而可以测量静态和缓变信号。

绝对测量一般使用光纤白光干涉测量法(WLI)。传统的白光干涉测量法使用扫描干涉仪来补偿光程，但这样的系统稳定性差，分辨率低。光谱域白光干涉测量法利用宽带光源或波长扫描光源，探测传感干涉仪的输出白光光谱，通过光谱中相位相差2π的两个波长来绝对测量干涉仪的光程差。若使用宽带光注入干涉仪，则用光谱分析仪来探测干涉仪的白光光谱；若使用波长扫描光注入干涉仪，则用一只光电二极管就可以获得干涉仪的白光光谱。目前已报道了一些光谱域白光干涉测量法，比如傅里叶变换白光干涉测量法(Yijiang，可得一个正弦信号2倍的第2路信号减去1和3路信号之和后除以系数3可得到一个余弦信号与上面所得到的g₁信号相位相差90°；将g₁和g₂这两路正交信号相除后取反余弦可得到干涉仪的相位信息δ=arctg(-3I1-I32I2-I1-I3).]]>

4)步骤3中提取出相位信息δ是通过反正切算法得到的，相位范围在之间，不连续。为了获取连续相位信息，需要对相位进行解包裹运算。方法是：先给解调出的相位信息δ都乘以2，将其范围扩展到【-π，π】之间，再进行相位解包裹运算，然后再除以2，恢复到原始的线性相位信息根据线性相位信息与波长之间的微分关系干涉仪的光程差D就可通过下式直接得到：

如上所述的基于3×3光纤耦合器的相移白光干涉测量方法，还可通过下述方法实现：

方法二，具体实现步骤如下：

a)与方法一中的步骤1)和2)相同；