[发明专利]一种针对光相位解调仪的校准装置及校准方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感器校准领域，涉及一种针对光相位解调仪的校准装置，以及使用该校准装置对光相位解调仪进行校准的方法。

背景技术

在干涉型光纤传感领域中，诸如声场、温度和应变等目标信号通常调制在光相位的变化上，光相位的变化又称为光相移，准确的定量获得光相移量，对于干涉型光纤传感器的探测灵敏度等参数的测量有重要的意义。光相位解调仪就是通过一定的解调方法，解调出光相移信号的仪器，可以测量出光相移的幅度(也称光相移量)和频率等参数。

光相位解调仪涉及多种解调方法，但现有技术仅关注于如何研制光相位解调仪，并无针对光相位解调仪的校准装置和对应的校准方法，无法满足光相位解调仪在干涉型光纤传感器测试及其他应用中的校准需求。而光纤通信领域中目前使用的光相位调制和解调技术，例如发明名称为一种光连续相位调制和解调装置的专利以及F.瓦孔迪奥发明的对经相位调制的光信号进行调解的方法，都无法直接应用于对光相位解调仪的计量校准。

因此，针对现有技术的不足，有必要提供一种针对光相位解调仪的校准装置，对光相位解调仪进行计量校准。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种针对光相位解调仪的校准装置，基于光相位调制和解调技术，实现对光相位解调仪的计量校准；

与此相对的，本发明提供了上述校准装置的使用方法，该方法校准精确、快捷，便于精确校准光相位解调仪。

本发明的技术方案是：一种针对光相位解调仪的校准装置，其特征在于：所述校准装置包括干涉仪定标系统(1)和光纤干涉系统(2)，所述干涉仪定标系统(1)用于在校准前对光纤干涉系统(2)进行定标；所述干涉仪定标系统(1)包括光源(10)、光电转换器(11)和示波器(12)；所述光纤干涉系统(2)包括干涉仪(20)和信号发生器(21)；所述干涉仪(20)包括位于其光输入端的分光单元(200)、调制器(201)、位于其光输出端的合光单元(202)；所述干涉仪(20)的光输入端在定标时用于与光源(10)的光输出口相连接，在校准时用于与待校准的光相位解调仪(3)的光源端机(30)的输出口相连接；所述调制器(201)的电信号输入口用于与所述信号发生器(21)的电信号输出口相连接以接收调制信号；所述光源(10)输出的光经分光单元(200)分光后，一路为参考光，另一路调制光经调制器(201)调制后与参考光在合光单元(202)的作用下合光产生干涉，所述干涉仪(20)的光输出端在定标时用于与所述光电转换器(11)的光输入口相连接，在校准时用于与待校准的光相位解调仪(3)的解调端机(31)的输入口相连接；所述光电转换器(11)将接收到的光信号转换为电信号后输出至所述示波器(12)。

进一步的，所述分光单元(200)与合光单元(202)均为2*2耦合器。

进一步的，所述分光单元(200)为2*2耦合器，所述合光单元(202)为3×3耦合器。

进一步的，所述光电转换器(11)的带宽大于等于40MHz。

一种针对光相位解调仪的校准方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：定标，采用干涉仪定标系统(1)对光纤干涉系统(2)定出2kπ(k＝1，2……)的相移量；

将光纤干涉系统(2)与干涉仪定标系统(1)相连接，光源(10)输出光至干涉仪(20)的光输入端，进入干涉仪(20)的光被位于其光输入端的分光单元(200)分成两路光，一路光为参考光，另一路光为调制光，通过信号发生器(21)对调制光加载频率为f，电压幅度为V，偏置电压为V₀的调制信号，调制光的相位受到信号发生器(21)的调制，调制光与参考光由位于干涉仪(20)光输出端的合光单元(202)进行合光发生干涉，合光后输出至光电转换器(11)，转换成电信号后输出至示波器(12)，调节信号发生器(21)的调制信号直至由示波器(12)观察得到2kπ(k＝1，2……)的相移量，并从信号发生器(21)上读出此时调制电压幅度V_2kπ(f)；

步骤2：校准光相位解调仪