一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法，校準(zhǔn)裝置包括干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)和光纖干涉系統(tǒng)；所述干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)包括光源、光電轉(zhuǎn)換器和示波器；所述光纖干涉系統(tǒng)包括干涉儀和信號(hào)發(fā)生器；所述干涉儀的光輸入端在定標(biāo)時(shí)用于與光源的光輸出口相連接，在校準(zhǔn)時(shí)用于與待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀的光源端機(jī)的輸出口相連接；所述干涉儀的光輸出端在定標(biāo)時(shí)與所述光電轉(zhuǎn)換器的光輸入口連接，在校準(zhǔn)時(shí)與待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀的解調(diào)端機(jī)的輸入口連接；所述光電轉(zhuǎn)換器將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸出至所述示波器。本發(fā)明達(dá)到優(yōu)于0.2dB的校準(zhǔn)不確定度，解決光相位解調(diào)儀的計(jì)量問(wèn)題，使光相位解調(diào)儀作為干涉型光纖傳感器的測(cè)試儀器得到有效的量值溯源。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于光纖傳感器校準(zhǔn)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，以及 使用該校準(zhǔn)裝置對(duì)光相位解調(diào)儀進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在干涉型光纖傳感領(lǐng)域中，諸如聲場(chǎng)、溫度和應(yīng)變等目標(biāo)信號(hào)通常調(diào)制在光相位 的變化上，光相位的變化又稱(chēng)為光相移，準(zhǔn)確的定量獲得光相移量，對(duì)于干涉型光纖傳感器 的探測(cè)靈敏度等參數(shù)的測(cè)量有重要的意義。光相位解調(diào)儀就是通過(guò)一定的解調(diào)方法，解調(diào) 出光相移信號(hào)的儀器，可以測(cè)量出光相移的幅度(也稱(chēng)光相移量)和頻率等參數(shù)。
[0003] 光相位解調(diào)儀涉及多種解調(diào)方法，但現(xiàn)有技術(shù)僅關(guān)注于如何研制光相位解調(diào)儀， 并無(wú)針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置和對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)方法，無(wú)法滿(mǎn)足光相位解調(diào)儀在干涉型光 纖傳感器測(cè)試及其他應(yīng)用中的校準(zhǔn)需求。而光纖通信領(lǐng)域中目前使用的光相位調(diào)制和解調(diào) 技術(shù)，例如發(fā)明名稱(chēng)為一種光連續(xù)相位調(diào)制和解調(diào)裝置的專(zhuān)利以及F.瓦孔迪奧發(fā)明的對(duì)經(jīng) 相位調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)解的方法，都無(wú)法直接應(yīng)用于對(duì)光相位解調(diào)儀的計(jì)量校準(zhǔn)。
[0004] 因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，有必要提供一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，對(duì)光 相位解調(diào)儀進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝 置，基于光相位調(diào)制和解調(diào)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光相位解調(diào)儀的計(jì)量校準(zhǔn)；
[0006]與此相對(duì)的，本發(fā)明提供了上述校準(zhǔn)裝置的使用方法，該方法校準(zhǔn)精確、快捷，便 于精確校準(zhǔn)光相位解調(diào)儀。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，其特征在于:所述校準(zhǔn) 裝置包括干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)和光纖干涉系統(tǒng)(2)，所述干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)用于在校準(zhǔn)前 對(duì)光纖干涉系統(tǒng)（2)進(jìn)行定標(biāo);所述干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)包括光源（10)、光電轉(zhuǎn)換器（11)和 示波器（12);所述光纖干涉系統(tǒng)(2)包括干涉儀(20)和信號(hào)發(fā)生器(21);所述干涉儀(20)包 括位于其光輸入端的分光單元(200)、調(diào)制器(201)、位于其光輸出端的合光單元(202);所 述干涉儀(20)的光輸入端在定標(biāo)時(shí)用于與光源（10)的光輸出口相連接，在校準(zhǔn)時(shí)用于與待 校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀(3)的光源端機(jī)(30)的輸出口相連接;所述調(diào)制器(201)的電信號(hào)輸入 口用于與所述信號(hào)發(fā)生器(21)的電信號(hào)輸出口相連接以接收調(diào)制信號(hào);所述光源（10)輸出 的光經(jīng)分光單元(200)分光后，一路為參考光，另一路調(diào)制光經(jīng)調(diào)制器(201)調(diào)制后與參考 光在合光單元(202)的作用下合光產(chǎn)生干涉，所述干涉儀(20)的光輸出端在定標(biāo)時(shí)用于與 所述光電轉(zhuǎn)換器（11)的光輸入口相連接，在校準(zhǔn)時(shí)用于與待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀(3)的解 調(diào)端機(jī)(31)的輸入口相連接;所述光電轉(zhuǎn)換器(11)將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸出 至所述示波器(12)。
[0008] 進(jìn)一步的，所述分光單元(200)與合光單元(202)均為2*2耦合器。
[0009] 進(jìn)一步的，所述分光單元(200)為2*2耦合器，所述合光單元(202)為3X3耦合器。
[0010] 進(jìn)一步的，所述光電轉(zhuǎn)換器(11)的帶寬大于等于40MHz。
[0011] -種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)方法，其特征在于:包括如下步驟：
[00?2 ] 步驟1:定標(biāo)，采用干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)對(duì)光纖干涉系統(tǒng)（2)定出2kJT(k=l，2......) 的相移量；
[0013]將光纖干涉系統(tǒng)⑵與干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)相連接，光源（10)輸出光至干涉儀(20) 的光輸入端，進(jìn)入干涉儀(20)的光被位于其光輸入端的分光單元(200)分成兩路光，一路光 為參考光，另一路光為調(diào)制光，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器(21)對(duì)調(diào)制光加載頻率為f，電壓幅度為V， 偏置電壓為Vo的調(diào)制信號(hào)，調(diào)制光的相位受到信號(hào)發(fā)生器(21)的調(diào)制，調(diào)制光與參考光由 位于干涉儀(20)光輸出端的合光單元(202)進(jìn)行合光發(fā)生干涉，合光后輸出至光電轉(zhuǎn)換器 (11) ，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸出至示波器（12)，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器(21)的調(diào)制信號(hào)直至由示波器 (12) 觀察得到2k3i(k=l，2……）的相移量，并從信號(hào)發(fā)生器(21)上讀出此時(shí)調(diào)制電壓幅度 V2klI(f)；
[0014] 步驟2:校準(zhǔn)光相位解調(diào)儀
[0015] 將光纖干涉系統(tǒng)（2)與干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)斷開(kāi)，將光相位解調(diào)儀(3)的光源端機(jī) (30)的輸出口與干涉儀(20)的光輸入端相連接，將干涉儀(20)的光輸出端與光相位解調(diào)儀 (3)的解調(diào)端機(jī)(31)的輸入口相連接，光從光源端機(jī)(30)輸入干涉儀(20)后被位于其光輸 入端的分光單元(200)分成兩路光，一路光為參考光，另一路光為調(diào)制光，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器 (21)對(duì)調(diào)制光加載步驟1所得頻率f，調(diào)制電壓幅度V2kJI(f)的調(diào)制信號(hào)，在光相位解調(diào)儀上 (3)讀出此時(shí)光相移量幅度Φ，將光相移量幅度Φ與2kJi(k=l，2……）的光相移量進(jìn)行偏差 計(jì)算，所得偏差若符合用戶(hù)需求或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，則光相位解調(diào)儀為合格產(chǎn)品；若不符合，則光 相位解調(diào)儀為不合格產(chǎn)品。
[0016] 進(jìn)一步的，所述步驟1中，調(diào)制光與參考光在合光單元作用（202)進(jìn)行合光發(fā)生干 涉，合光后輸出一路光至光電轉(zhuǎn)換器（11)，示波器（12)上顯示干涉圖形，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)至干 涉圖形的上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的電壓值相等，即當(dāng)上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的電壓值之差d = 0時(shí)， 得出相移量為〇(f) = 2kJi，此時(shí)計(jì)算上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的連線(xiàn)與干涉圖形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)為n， 得出k=(n+l)/2,繼而在信號(hào)發(fā)生器(21)上讀出調(diào)制電壓幅度V 2kJI(f)。
[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟1中，所述合光單元(202)采用3*3耦合器，調(diào)制光與參考光在， 3*3耦合器作用下合光并發(fā)生干涉，并生成三路光，從中隨機(jī)挑選兩路光輸出至光電轉(zhuǎn)換器 (11)，示波器（12)顯示為李薩茹圖形，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)至使圖形的缺口閉合，干涉儀的相移量 為Φ(?·)=23?，繼而在信號(hào)發(fā)生器(21)上讀出調(diào)制電壓幅度為ν2π(?·)。
[0018] 本發(fā)明的校準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法具有如下有益效果：
[0019] 1)本發(fā)明達(dá)到優(yōu)于0.2dB的校準(zhǔn)不確定度，滿(mǎn)足了光相位解調(diào)儀在干涉型光纖傳 感器測(cè)試和其他應(yīng)用中的計(jì)量需求；
[0020] 2)本發(fā)明利用干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)，提出圖形判定法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)相移量的定標(biāo)，直觀、簡(jiǎn) 便，可廣泛應(yīng)用。
[0021] 3)本發(fā)明的外部結(jié)構(gòu)具有隔振、降噪的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中干涉儀與光相位解調(diào)儀的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中配置2*2耦合器的干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中配置3*3耦合器的干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中李薩茹圖形法的示意圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中干涉圖形法的示意圖。
[0028] 圖中：
[0029] 1:干涉儀定標(biāo)系統(tǒng) 10:光源 11:光電轉(zhuǎn)換器 12:示波器
[0030] 2:光纖干涉系統(tǒng) 20:干涉儀 21:信號(hào)發(fā)生器
[0031] 200:分光單元 201:調(diào)制器 202:合光單元
[0032] 3:光相位解調(diào)儀 30:光源端機(jī) 31:解調(diào)端機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、技術(shù)特征、發(fā)明目的與技術(shù)效果易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，包括干涉儀定標(biāo)系 統(tǒng)1和與其相接的光纖干涉系統(tǒng)2,干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)1用于在校準(zhǔn)前對(duì)光纖干涉系統(tǒng)2進(jìn)行定 標(biāo)，干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)1包括光源10、光電轉(zhuǎn)換器11和示波器12,本優(yōu)選實(shí)施例中，光源10優(yōu)選 Koheras的1550nm可調(diào)光源，光電轉(zhuǎn)換器的11帶寬大于等于40MHz，示波器12采用Agilent的 DS06014A，光電轉(zhuǎn)換器11的電輸出口與示波器12相接;光纖干涉系統(tǒng)2包括干涉儀20和信號(hào) 發(fā)生器21，干涉儀20包括位于其光輸入端的分光單元200、調(diào)制器201、位于其光輸出端的合 光單元202。本優(yōu)選實(shí)施例中，干涉儀20可采用如圖3或圖4所示的馬赫增德?tīng)?M-Z)干涉儀， 通過(guò)所配置的耦合器不同，從而達(dá)到輸出光路的路數(shù)不同，以進(jìn)行不同的計(jì)算。圖3所示的 干涉儀位于其光輸入端的分光單元200和位于其光輸出端的合光單元202可均選用2*2耦合 器，適用于測(cè)量一路光路的情形；圖5所示的干涉儀位于其光輸入端的分光單元200可選為 2*2耦合器，用以分光，位于其光輸出端的合光單元202可選為3 X 3耦合器，用以合光，適用 于測(cè)量?jī)陕饭饴返那樾?，調(diào)制器201均可選用Photline的MPX-LN-0.1相位調(diào)制器，半波電壓 為3.5V，調(diào)制頻率范圍為DC~150MHz;信號(hào)發(fā)生器21選用Agilent的33250A，調(diào)制器201的電 信號(hào)輸入口用于與信號(hào)發(fā)生器21的電信號(hào)輸出口相連接以接收調(diào)制信號(hào)。
[0035]干涉儀20的光輸入端在定標(biāo)時(shí)通過(guò)單模光纖跳線(xiàn)與光源10的光輸出口相連接，在 校準(zhǔn)時(shí)用于與待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀3的光源端機(jī)30的輸出口相連接;所述光源10輸出的 光經(jīng)分光單元200分光后，一路為參考光，另一路調(diào)制光經(jīng)調(diào)制器201調(diào)制后與參考光在合 光單元202的作用下合光產(chǎn)生干涉，所述干涉儀20的光輸出端通過(guò)單模光纖跳線(xiàn)連接至光 電轉(zhuǎn)換器11的光輸入口，在校準(zhǔn)時(shí)用于與待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀3的解調(diào)端機(jī)31的輸入口 相連接;所述光電轉(zhuǎn)換器11將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸出至所述示波器12。
[0036]本優(yōu)選實(shí)施例中，光相位解調(diào)儀3的光源端機(jī)30選擇與干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)1的光源一 致的光源，即為Koheras的1550nm可調(diào)光源，光源應(yīng)與光相位解調(diào)儀的光源具有相同的工作 波長(zhǎng)，干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)光源的線(xiàn)寬、穩(wěn)定度、相位噪聲等指標(biāo)應(yīng)等同或優(yōu)于光相位解調(diào)儀的 光源;解調(diào)端機(jī)31采用NI系統(tǒng)，算法程序采用LabVIEW編寫(xiě)執(zhí)行。
[0037]另外，本發(fā)明提供了上述采用M-Z干涉儀的校準(zhǔn)裝置配套的校準(zhǔn)方法，該校準(zhǔn)方法 針對(duì)光相位解調(diào)儀，包含了定標(biāo)過(guò)程和校準(zhǔn)過(guò)程，步驟如下：
[0038]步驟1:采用干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)1對(duì)光纖干涉系統(tǒng)2定出2kJi(k = l，2……）的相移量
[0039] 先將光纖干涉系統(tǒng)2與干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)1相連接，光從光源10處輸出至干涉儀20的 光輸入端，進(jìn)入干涉儀20的光被位于其光輸入端的分光單元200分成兩路光，一路光為參考 光，另一路光為調(diào)制光，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器21對(duì)調(diào)制光加載頻率為f，電壓幅度為V，偏置電壓 為Vo的調(diào)制信號(hào)，調(diào)制光的相位受到信號(hào)發(fā)生器21的調(diào)制，調(diào)制光與參考光由位于干涉儀 20光輸出端的合光單元202進(jìn)行合光發(fā)生干涉，合光后輸出至光電轉(zhuǎn)換器11，轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 后輸出至示波器12,由示波器12觀察得到2kJT(k=l，2……）的相移量，并從信號(hào)發(fā)生器21上 讀出調(diào)制電壓幅度ν 21?πα)。
[0040] 本優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)干涉光路加載頻率為f的正弦信號(hào)，根據(jù)聲學(xué)頻率范圍選擇 10Hz，100Hz，1kHz，10kHz頻率點(diǎn)，在每個(gè)頻率點(diǎn)正弦信號(hào)的電壓值V從0V或小于相位調(diào)制器 的半波電壓（即3.5V)開(kāi)始增加至半波電壓（即3.5V)的整數(shù)倍，其倍數(shù)按用戶(hù)需求或相關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行，本實(shí)施例中根據(jù)用戶(hù)需求選擇整數(shù)倍為2,由示波器觀察干涉儀輸出波形判斷 231和431相移量，其判斷方法如下：
[0041 ] (1)判斷2JT的相移量：
[0042] 方法1、位于干涉儀20光輸出端的合光單元202采用3X3耦合器，調(diào)制光與參考光 在，3*3耦合器作用下合光并發(fā)生干涉，生成三路光，并從中隨機(jī)選擇2路光輸入至光電轉(zhuǎn)換 器11，這2路光具有相位差d=120°，示波器12顯示出李薩茹圖形，如圖5所示，調(diào)制電壓由0 增加至半波電壓附近時(shí)，圖形逐漸閉合，當(dāng)d = 0時(shí)，干涉儀2的相移量為Φ(?·) =2π，由信號(hào) 發(fā)生器上21可讀出調(diào)制電壓幅度為ν2π(?·);
[0043] 方法2、位于干涉儀20光輸出端的合光單元202采用3X3耦合器，調(diào)制光與參考光 在，3*3耦合器作用下合光并發(fā)生干涉，生成三路光，并中隨機(jī)選擇1路光輸入至光電轉(zhuǎn)換器 11，示波器12顯示出干涉圖形，如圖6所示，調(diào)制電壓增加至干涉圖形的上凹點(diǎn)Α的電壓值和 下凹點(diǎn)B的電壓值相等時(shí)，即上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的電壓值之差d = 0時(shí)，干涉儀20的相移量為 Φ(?·) =2π，此時(shí)計(jì)算上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的連線(xiàn)與干涉信圖形的交點(diǎn)為1個(gè)，得出k= (1+1)/ 2 = 1，繼而在信號(hào)發(fā)生器(21)上讀出調(diào)制電壓幅度ν2π(?·)。
[0044] 2)判斷4jt的相移量:位于干涉儀20光輸出端的合光單元202采用2X2耦合器，合光 后由一路光輸出至光電轉(zhuǎn)換器11，示波器12上顯示干涉圖形，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)至干涉圖形的 上凹點(diǎn)Α和下凹點(diǎn)Β的電壓值相等，即上凹點(diǎn)Α和下凹點(diǎn)Β的電壓值之差d = 0時(shí)，得出相移量 為〇(f) = 2kJi，此時(shí)計(jì)算上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的連線(xiàn)與干涉圖形的交點(diǎn)n，當(dāng)交點(diǎn)的數(shù)量為3 時(shí)，k = 2,信號(hào)發(fā)生器21上的調(diào)制電壓值即為ν4π(?·)。
[0045] 本優(yōu)選實(shí)施例中測(cè)量值如下表所示：
[0047]步驟2:校準(zhǔn)光相位解調(diào)儀
[0048]將光纖干涉系統(tǒng)2與干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)1斷開(kāi)，將光相位解調(diào)儀3的光源端機(jī)30的輸 出口與干涉儀20的輸入口相連接，將干涉儀20的輸出口與光相位解調(diào)儀3的解調(diào)端機(jī)31的 輸入口相連接，光從光源端機(jī)30輸出，進(jìn)入干涉儀20后被輸入端的親合器分成兩路光，一路 光為參考光，另一路光為調(diào)制光，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器21對(duì)調(diào)制光加載步驟1中所得頻率f，調(diào)制 電壓幅度V 2kJI(f)d的調(diào)制信號(hào)，在光相位解調(diào)儀上3讀出光相移量幅度Φ，將光相移量幅度 Φ與21UI進(jìn)行偏差計(jì)算，所得偏差若符合用戶(hù)需求或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，則光相位解調(diào)儀為合格儀 器;若不符合，則光相位解調(diào)儀為不合格儀器。
[0049]本實(shí)施例中待校準(zhǔn)儀器為自制光相位解調(diào)儀，解調(diào)頻率范圍10Hz~10kHz，解調(diào)幅 度為0~4JT。本優(yōu)選實(shí)施例例中，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如下表：
[0051] 通過(guò)將表中所得的光相移量幅度φ與標(biāo)稱(chēng)值231或431進(jìn)行偏差計(jì)算，所得偏差再與 用戶(hù)需求或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，以判定其是否合格。
[0052] 并且，通過(guò)得出的光相移量幅度Φ的數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步的更加直觀的比較光相移量 解調(diào)幅度，可通過(guò)算光相移量幅度Φ的平均值，比較最大值、最小值等方法來(lái)按需要測(cè)量光 相移量解調(diào)幅度的重復(fù)性和穩(wěn)定性;另外，還可以比較光相移量頻率響應(yīng)曲線(xiàn)，將所得的數(shù) 據(jù)用曲線(xiàn)表示，曲線(xiàn)越趨于平穩(wěn)緩和，該光相位解調(diào)儀性能更加穩(wěn)定，本例中的頻率響應(yīng)曲 線(xiàn)如下圖所示：
[0054] 本實(shí)施例中待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀的不確定度可以根據(jù)《JJF1059.1-2012測(cè)量不 確定度評(píng)定與表示》評(píng)價(jià)得出。
[0055] 綜上所述，本發(fā)明所提供的光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置便于攜帶，并能輸出標(biāo)準(zhǔn)干 涉信號(hào)，具有一定的穩(wěn)定性，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)2kii標(biāo)準(zhǔn)相移量的定標(biāo)，并確定2kJi相移量對(duì)應(yīng) 的調(diào)制信號(hào)電壓值V 2kJI，完成定標(biāo)后，在實(shí)際對(duì)解調(diào)儀的計(jì)量過(guò)程中，只需要帶干涉儀和信 號(hào)發(fā)生器，由信號(hào)發(fā)生器輸出V2kJI，頻率f的調(diào)制信號(hào)，即可完成校準(zhǔn)。
[0056] 對(duì)于具有時(shí)分和波分復(fù)用通道的光相位解調(diào)儀，需對(duì)每一個(gè)通道進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)于 不同的波分復(fù)用通道，改變光源的波長(zhǎng)按照本發(fā)明的步驟進(jìn)行校準(zhǔn)即可。對(duì)于不同的時(shí)分 通道，改變采樣點(diǎn)的時(shí)間基準(zhǔn)，按照本發(fā)明的步驟進(jìn)行校準(zhǔn)即可。此外，根據(jù)光相位解調(diào)儀 的光程差參數(shù)，制備相應(yīng)長(zhǎng)度的光纖延遲線(xiàn)接入到參考光路或調(diào)制光路中，再按照本發(fā)明 的步驟進(jìn)行校準(zhǔn)即可。
[0057] 綜上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本 發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，其特征在于:所述校準(zhǔn)裝置包括干涉儀定標(biāo)系 統(tǒng)（1)和光纖干涉系統(tǒng)(2)，所述干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)用于在校準(zhǔn)前對(duì)光纖干涉系統(tǒng)(2)進(jìn)行 定標(biāo);所述干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)包括光源（10)、光電轉(zhuǎn)換器（11)和示波器（12);所述光纖干 涉系統(tǒng)(2)包括干涉儀(20)和信號(hào)發(fā)生器(21);所述干涉儀(20)包括位于其光輸入端的分 光單元(200)、調(diào)制器(201)、位于其光輸出端的合光單元(202);所述干涉儀(20)的光輸入 端在定標(biāo)時(shí)用于與光源（10)的光輸出口相連接，在校準(zhǔn)時(shí)用于與待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀 (3)的光源端機(jī)(30)的輸出口相連接;所述調(diào)制器(201)的電信號(hào)輸入口用于與所述信號(hào)發(fā) 生器（21)的電信號(hào)輸出口相連接以接收調(diào)制信號(hào)；所述光源（10)輸出的光經(jīng)分光單元 (200)分光后，一路為參考光，另一路調(diào)制光經(jīng)調(diào)制器（201)調(diào)制后與參考光在合光單元 (202)的作用下合光產(chǎn)生干涉，所述干涉儀(20)的光輸出端在定標(biāo)時(shí)用于與所述光電轉(zhuǎn)換 器（11)的光輸入口相連接，在校準(zhǔn)時(shí)用于與待校準(zhǔn)的光相位解調(diào)儀(3)的解調(diào)端機(jī)(31)的 輸入口相連接;所述光電轉(zhuǎn)換器(11)將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后輸出至所述示波器 (⑵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述分光單 元(200)與合光單元(202)均為2*2耦合器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述分光單 元(200)為2*2耦合器，所述合光單元(202)為3 X 3耦合器。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)裝置，其特征在于:所述光 電轉(zhuǎn)換器(11)的帶寬大于等于40MHz。5. -種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)方法，其特征在于:包括如下步驟： 步驟1:定標(biāo)，采用干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)對(duì)光纖干涉系統(tǒng)（2)定出2kJT (k = 1，2......)的相 移量； 將光纖干涉系統(tǒng)(2)與干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)相連接，光源（10)輸出光至干涉儀(20)的光 輸入端，進(jìn)入干涉儀(20)的光被位于其光輸入端的分光單元(200)分成兩路光，一路光為參 考光，另一路光為調(diào)制光，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器(21)對(duì)調(diào)制光加載頻率為f，電壓幅度為V，偏置 電壓為Vo的調(diào)制信號(hào)，調(diào)制光的相位受到信號(hào)發(fā)生器(21)的調(diào)制，調(diào)制光與參考光由位于 干涉儀(20)光輸出端的合光單元(202)進(jìn)行合光發(fā)生干涉，合光后輸出至光電轉(zhuǎn)換器（11)， 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸出至示波器（12)，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器(21)的調(diào)制信號(hào)直至由示波器（12)觀 察得到2tai(k=l，2……）的相移量，并從信號(hào)發(fā)生器(21)上讀出此時(shí)調(diào)制電壓幅度V 2kJI(f); 步驟2:校準(zhǔn)光相位解調(diào)儀 將光纖干涉系統(tǒng)（2)與干涉儀定標(biāo)系統(tǒng)（1)斷開(kāi)，將光相位解調(diào)儀(3)的光源端機(jī)(30) 的輸出口與干涉儀(20)的光輸入端相連接，將干涉儀(20)的光輸出端與光相位解調(diào)儀(3) 的解調(diào)端機(jī)(31)的輸入口相連接，光從光源端機(jī)(30)輸入干涉儀(20)后被位于其光輸入端 的分光單元(200)分成兩路光，一路光為參考光，另一路光為調(diào)制光，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器(21) 對(duì)調(diào)制光加載步驟1所得頻率f，調(diào)制電壓幅度V 2kJI(f)的調(diào)制信號(hào)，在光相位解調(diào)儀上(3)讀 出此時(shí)光相移量幅度Φ，將光相移量幅度Φ與2kJi(k=l，2……）的光相移量進(jìn)行偏差計(jì)算， 所得偏差若符合用戶(hù)需求或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，則光相位解調(diào)儀為合格產(chǎn)品;若不符合，則光相位解 調(diào)儀為不合格產(chǎn)品。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟1 中，調(diào)制光與參考光在合光單元作用(202)進(jìn)行合光發(fā)生干涉，合光后輸出一路光至光電轉(zhuǎn) 換器（11)，示波器（12)上顯示干涉圖形，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)至干涉圖形的上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的 電壓值相等，即當(dāng)上凹點(diǎn)A和下凹點(diǎn)B的電壓值之差d = 0時(shí)，得出相移量為Φ(?·) = 21ατ，此時(shí) 計(jì)算上凹點(diǎn)Α和下凹點(diǎn)Β的連線(xiàn)與干涉圖形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)為η，得出k=(n+l)/2,繼而在信號(hào)發(fā) 生器(21)上讀出調(diào)制電壓幅度V 2kJI(f)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種針對(duì)光相位解調(diào)儀的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟1 中，所述合光單元（202)采用3*3耦合器，調(diào)制光與參考光在，3*3耦合器作用下合光并發(fā)生 干涉，并生成三路光，從中隨機(jī)挑選兩路光輸出至光電轉(zhuǎn)換器（11)，示波器（12)顯示為李薩 茹圖形，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)至使圖形的缺口閉合，干涉儀的相移量為Φ(?·) =2π，繼而在信號(hào)發(fā) 生器(21)上讀出調(diào)制電壓幅度為ν2π(?·)。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK106017532SQ201610323555
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】張萬(wàn)經(jīng), 陳小寶, 湯鈞, 劉英明, 李洋
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所