论文摘要
法拉第旋镜FRM （Faraday Rotator Mirror）法是抑制干涉型光纤传感系统偏振诱导信号衰落的一种重要方案,它在理论上可以完全消除偏振衰落,但是由于所选FRM的旋转角度并非精确的45°,系统中会出现残余偏振诱导相位噪声（简称:偏振噪声）。当偏振噪声与目标信号频带重合时二者无法区分,在这种情况下,深入进行偏振噪声和相关抑制方法的研究有特别重要的意义。本文用琼斯矩阵建立了基于FRM的干涉型光纤传感系统偏振噪声的模型,分析出影响偏振噪声的三种主要因素:FRM的旋转角度偏差,入射光偏振态调制度,干涉仪两臂光纤双折射。根据这些因素提出了三种抑制偏振噪声的方法:1、尽可能选择角度偏差接近0的FRM,这种方法最直接有效;2、在传输光纤周围加一圈缓冲层以减小外界环境对光纤的直接作用,减小偏振态调制度;3、在干涉仪两臂各加一个PZT,对其施加直流调制以改变光纤双折射,从而减小偏振噪声。计算出当所选FRM为最大旋转角度偏差1°（由产品指标得到）时,系统在偏振态调制度为1.84 rad时可能出现最大偏振噪声,其幅度为0.0815 rad （-26.6 dB）。为了调制入射光偏振态并研究由此给干涉系统带来的偏振噪声,设计了一种M-Z型光纤偏振态调制器PSM（Polarization State Modulator）,测量了PSM的稳定性,结果表明在测试时间内PSM的波动小于0.8%。搭建了基于FRM的平衡干涉型光纤传感实验系统,用PSM对入射光进行频率为1 kHz、不同调制度的偏振态调制,通过PGC外调制解调出由此产生的偏振噪声,结果表明测量值与理论值吻合较好,证明了所建偏振噪声模型的正确性.扭曲Michelson干涉仪两臂光纤,测量了干涉仪内光纤双折射对偏振噪声的影响,结果表明扭动光纤得到的偏振噪声比扭曲前减小了约12 dB ,证明了通过调整干涉仪双折射以消除或抑制偏振噪声的可行性。最后指出,实验中设计的偏振噪声测试系统还可用于检测传感探头的光学偏振噪声特性。用PSM对入射光施加相同的偏振态调制度,测试各探头由此产生的偏振噪声,选出偏振噪声较小的探头,从而保证各阵列的低偏振噪声特性。
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