[发明专利]一种电控相移方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术测量领域，具体涉及一种电控、高精度的相移方法。

背景技术

光学相位测量作为一种高精度测量技术，被广泛应用于许多科学研究和工程应用领域。高精度的相位测量方法，是现代光学相位测量技术中的主要任务之一，由于光波的振动频率高达1014GHz，任何探测器都难以直接测量光相位及其变化，用双光束或多光束干涉方法，可以把参与干涉的光波之间的相位变化转换为强度随时间或空间缓慢变化的干涉谱，通过对干涉谱的测量和分析得到光波的相位或相位变化。

目前，提取干涉谱的相位通常有两种方式:方式一是对单幅干涉场通过预处理、极值点寻找、极值点判断、去噪补断、条纹级数确定、差值拟合等一系列步骤来提取相位信息；方式二是通过对干涉条纹的相位控制，得到多组不同初始相位的干涉谱，采用N步相移法、施密特正交化法等方法提取相位信息。然而，方式一由于一幅干涉谱中存在很多不确定的因素，导致提取相位的精度不高，一般只能达到1/10个条纹周期以内；方式二可以得到更高的相位提取精度，但对于干涉条纹的相位控制，需要有高精度的相移执行装置，如：PZT移动反射镜法、移动衍射光栅法、选择波片法、调谐LD法、液晶相移法、电光晶体法等，其中PZT移动反射镜法是目前使用最多的方法，通过PZT带动反射镜移动，人为的引入光程差，从而改变干涉条纹的初始相位。这种方法，受限于PZT位移的线性性，相位的变化是非线性的。同时，由于有空间光路的调整系统相对而言较复杂，且运行速度低，使得该方法易于受外界因素影响，造成光信号偏振态的改变，导致光谱形状的变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以快速、无机械运动、无偏振态变化、电可控的光谱相移方法，应用于Sagnac光路中。

一种电控相移系统，包括光谱产生模块、光谱监测模块、Sagnac光路、光信号调制器和射频信号发生器，

所述光谱产生模块，用于产生光信号且将该光信号传输至所述Sagnac光路；

所述光谱监测模块，用于监测所述Sagnac光路中两路光信号发生干涉的频谱；

所述Sagnac光路，用于将所述光谱产生模块产生的光信号分解成两路光信号，并使两路光信号发生干涉，所述Sagnac光路设有光信号输入端口、干涉光信号端口、光信号端口一和光信号端口二，所述Sagnac光路的光信号输入端口连接所述光谱产生模块，所述Sagnac光路的干涉光信号端口连接所述光谱监测模块，所述Sagnac光路的光信号端口一与所述Sagnac光路的光信号端口二之间串联所述光信号调制器，所述射频信号发生器与所述光信号调制器连接；所述光信号调制器，用于对产生干涉的两路光信号进行调制；

所述射频信号发生器，用于产生调制信号。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步有技术方案是，所述Sagnac光路包括光纤耦合器和相位差产生模块，

所述光纤耦合器的端口一为所述Sagnac光路的光信号输入端口；

所述光纤耦合器的端口二为所述Sagnac光路的干涉光信号端口；

所述光纤耦合器的端口三串联所述相位差产生模块后的端口为所述Sagnac光路的光信号端口一；

所述光纤耦合器的端口四为所述Sagnac光路的光信号端口二。

进一步有技术方案是，所述相位差产生模块为能够产生色散的光波导。

基于上述一种电控相移系统的相移方法，它的实现过程如下:

所述光谱产生模块产出一路光信号E_in(t)经光纤耦合器的端口一进入所述Sagnac光路；

所述光信号E_in(t)经所述光纤耦合器后被分解成两路光信号E_out3和E_out4，所述光信号E_out3从所述光纤耦合器的端口三输出，所述光信号E_out4从所述光纤耦合器的端口四输出；

一路光所述光信号E_out3经过相位差产生模块和光信号强度调制器后进入光纤耦合器的端口四，

另一路光所述光信号E_out4经过光信号强度调制器和相位差产生模块后进入光纤耦合器的端口三；

两路光信号E_out3和E_out4在光纤耦合器中发生干涉，干涉信号通过光纤耦合器的端口二进入光谱监测模块；

所述相位差产生模块的光传播常数为β(ω)，在ω＝ω₀处，对β(ω)展开为：