基于3×3光纤耦合器的相移白光干涉测量方法

摘要

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。该方法由一只2×2光纤耦合器和一只3×3光纤耦合器构成光纤M-Z干涉仪，波长扫描光注入到光纤M-Z干涉仪中。输出的三路白光干涉光谱信号幅值相等，在相位上两两相差120°。当波长扫描光从λ₁扫描到λ₂时，得到三路输出信号I_1，I₂和I₃，通过计算或构造和两路正交的信号，再利用求导交叉相乘方法解调出δ；计算出δ后再对其进行解包裹运算解调出线性相位信息。再利用就可以计算出干涉仪的绝对光程差。本发明能够高精度、高速度、绝对测量光纤干涉仪的光程差。

主权项

1.)一种基于3×3光纤耦合器的相移白光干涉测量方法，其特征在于具体实现步骤如下：1)应用一只2×2耦合器和一只3×3耦合器构成光纤M-Z干涉仪；将波长扫描光入射到干涉仪，使干涉仪的输出端得到三路白光干涉光谱；2)若3×3耦合器对称，干涉仪的三路输出端互成120°，定义3×3耦合器输出的三路干涉信号为：k＝1，2，3其中，定义K＝1时为1路信号，K＝2时为2路信号，K＝3时为3路信号，a(λ)为光源光谱轮廓引入的背景光即直流信号，b(λ)是干涉条纹的对比度，线性相位信息式中m取值为整数，-π≤δ≤π，D是干涉仪两臂之间的光程差；3)将步骤2)中得到的三路干涉信号中的1和3两路做如下处理可得一个正弦信号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：