基于光子晶體光纖陀螺的新型噪聲分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖巧螺技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于光子晶體光纖巧螺的新型噪聲 分離方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前光纖巧螺憑借著其測量精度高、靈敏度高、動態(tài)范圍大、體積小、重量輕、壽命 長、易集成等特點W及其在軍事和民用領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景，成為近年來國內(nèi)外光纖傳感 器領(lǐng)域的一個研究熱點。但是現(xiàn)階段的光纖巧螺受非互易誤差W及其他多方面的噪聲影 響，技術(shù)發(fā)展受到一定的限制。最近，在光纖巧螺領(lǐng)域出現(xiàn)了一種基于光子晶體光纖的光纖 巧螺，利用光子晶體光纖作為巧螺中重要的敏感光纖部分，憑借著其獨特的光纖結(jié)構(gòu)，能夠 有效的減少光纖巧螺中的非互易誤差。
[0003] 相對于普通光纖，光子晶體光纖在化upe效應(yīng)、法拉第效應(yīng)影響等各個方面所產(chǎn) 生的誤差上都有所減少，而且光子晶體光纖對于福射的敏感度也大大降低，此外其還有著 低傳輸損耗、高折射率等優(yōu)勢，因此光子晶體光纖更適用于使用在光纖巧螺中，對于提高光 纖巧螺的性能有著十分重要的推進(jìn)作用。
[0004] 然而就目前技術(shù)發(fā)展而言，在光纖巧螺中使用光子晶體光纖也存在著一定的缺 點。在普通光纖巧螺中，普通光纖的傳輸損耗可W低于0. 5地/虹1，而且其相位調(diào)制器的尾纖 與光纖環(huán)用光纖是同一種類型，其溶解點處的光纖損耗可W忽略，所W在普通光纖中，噪聲 的種類僅包含散粒噪聲、強度噪聲、探測器熱噪聲、暗電流噪聲等常規(guī)噪聲。在光子晶體光 纖巧螺中，光子晶體光纖不僅傳輸損耗大，會引入量級很大的背向散射光，而且相位調(diào)制器 尾纖與光纖環(huán)用光纖種類不同，由于光在空氣-二氧化娃截面的折射率差異W及兩種光纖 的模態(tài)不匹配會引入較多的背向反射光，此外，由于光子晶體光纖本身結(jié)構(gòu)存在的隨機分 布缺陷，也會產(chǎn)生不容忽視的背向散射光，因此在光子晶體光纖巧螺中，除傳統(tǒng)噪聲之外， 由背向反射與背向散射產(chǎn)生的噪聲是不能夠被忽略的。該兩種由光子晶體光纖獨特結(jié)構(gòu)引 起的特殊噪聲大大消弱了光子晶體光纖巧螺的優(yōu)勢，從而限制了光子晶體光纖巧螺的工程 化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，完善光子晶體光纖巧螺的總體噪聲預(yù)測模型 的功能，提出了一種新型的光子晶體光纖巧螺噪聲分離方法。
[0006] 本發(fā)明的基于光子晶體光纖巧螺的新型噪聲分離方法，實現(xiàn)步驟如下：
[0007] 步驟1，確定光子晶體光纖巧螺的噪聲預(yù)測模型，其中包括傳統(tǒng)噪聲中的散粒噪 聲、強度噪聲、探測器熱噪聲和暗電流噪聲，還包括由光子晶體光纖獨特結(jié)構(gòu)造成的背向反 射噪聲與背向散射噪聲。
[000引背向反射及背向散射引起的額外光功率引起的噪聲方差為：
[0009]
【主權(quán)項】
1. 一種基于光子晶體光纖陀螺的新型噪聲分離方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，建立光子晶體光纖陀螺的噪聲預(yù)測模型，該模型中包括散粒噪聲、強度噪聲、探 測器熱噪聲和暗電流噪聲，還包括由光子晶體光纖造成的背向反射噪聲與背向散射噪聲； 背向反射及背向散射引起的額外光功率引起的噪聲方差,為： η + P^fBW / Av 其中，e表不電子電荷量，Ptl表不由背向反射與散射光引起的額外光功率，BW表不探測 器帶寬，η表示探測器的光電轉(zhuǎn)換系數(shù)，Λ V表示光源帶寬； 步驟2,通過控制調(diào)制相位，分離計算出背向反射噪聲與背向散射噪聲； 分別測得在加載調(diào)制方波前后光束的實際光功率，設(shè)％表示調(diào)制相位，Pwittoutjwdulatim 表示未加載調(diào)制方波時測得的光功率，Pwithjwdulatim表示加載調(diào)制方波后測得的光功率，則 得到下式：
其中，P代表有用光信號的光功率； 根據(jù)步驟1得到以及光子晶體光纖陀螺的總體噪聲方差，從而進(jìn)行噪聲分離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體光纖陀螺的新型噪聲分離方法，其特征在于， 所述的光纖晶體光纖陀螺的噪聲預(yù)測模型表述如下： ^PCF - ^shol ^e\cexs ^dark ^"offset =cP(\4 cos (Pili )Β\νη + (P(l + cos φη )η)2 BW / Δv + AkTBW / R + 2el,BW+σ;,^., 其中，表不光子晶體光纖陀螺的總體噪聲方差，Wto表不散粒噪聲方差，cCufis表 不探測器熱噪聲方差，表不強度噪聲方差，表不暗電流噪聲方差，k表不玻爾茲 曼常數(shù)，T表示絕對溫度，R表示探測器負(fù)載電阻值，Id表示探測器的暗電流值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光子晶體光纖陀螺的新型噪聲分離方法，其特征在于， 所述的步驟2中，根據(jù)計算得到的Ptl和P，得到光子晶體光纖陀螺的總體噪聲方差^^為：
其中由背向反射與散射光引起的額外光功率引起的噪聲方差< #6;為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光子晶體光纖陀螺的新型噪聲分離方法，屬于光纖陀螺技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明建立了光子晶體光纖陀螺的新型的噪聲預(yù)測模型，涵蓋普通光纖陀螺中的散粒噪聲、強度噪聲、探測器熱噪聲、暗電流噪聲以及由于光子晶體光纖獨特結(jié)構(gòu)而引入的背向散射噪聲與背向反射噪聲；利用非相干背向散射/反射光強不依賴于調(diào)制相位，而信號光強依賴于調(diào)制相位的原理，通過加載調(diào)制方波，測得前后光束的實際光功率，進(jìn)而將額外光功率分離出來。本發(fā)明完善了光子晶體光纖陀螺的噪聲分析模型，實現(xiàn)了光子晶體光纖陀螺的性能優(yōu)化，提高了光子晶體光纖陀螺的工程化應(yīng)用的可能性。
【IPC分類】G01C19-72
【公開號】CN104880183
【申請?zhí)枴緾N201510309002
【發(fā)明人】金靖, 孔令海, 滕飛, 潘雄, 徐小斌, 宋鏡明
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月8日