分布式光纖白光干涉偏振特性研究.pdf

1、采用低相干、寬譜帶光源驅(qū)動(dòng)的光學(xué)干涉儀實(shí)現(xiàn)物理量測(cè)量稱(chēng)為白光干涉測(cè)量技術(shù),它的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)絕對(duì)物理量實(shí)現(xiàn)測(cè)量,具有測(cè)量精度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。特別是與光纖技術(shù)相結(jié)合,采用基于空分復(fù)用方法,可以非常容易地實(shí)現(xiàn)傳感器的多路復(fù)用。因此,作為一種典型的光纖傳感測(cè)量方法與技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種物理量的測(cè)量,包括:位移、溫度、應(yīng)變、形變、壓力等等。
　　 究其光學(xué)原理而言,采用SLD、LED實(shí)現(xiàn)的白光干涉與激光驅(qū)動(dòng)的高偏振的高相干不同,其相干

2、特性為部分相干,并且其偏振特性也可能為非理想,即為部分偏振;與高相干相同的是,偏振態(tài)變換同樣會(huì)影響白光干涉的對(duì)比度和干涉效果,由此產(chǎn)生的偏振衰落問(wèn)題,同樣會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生極大地影響。本文是針對(duì)偏振衰落及其補(bǔ)償方法展開(kāi)研究的,詳細(xì)討論了分布式光纖白光干涉測(cè)量技術(shù)中偏振特性的影響及其優(yōu)化方法,主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　 1.首先,給出了最近(2003年由E.Wolf和2005年由P.Refregier)發(fā)展的部分偏振、部分相干光

3、學(xué)理論,建立了部分偏振、部分相干光的描述方法,討論了其相干特性,給出了偏振度和內(nèi)稟相干性的定義;
　　 2.其次,研究了光纖在擠壓和扭轉(zhuǎn)條件下,光纖產(chǎn)生的線性雙折射和圓雙折射引起偏振態(tài)的變化模型,并利用上述效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光纖偏振態(tài)的控制方法,完成了全光纖偏振控制器的設(shè)計(jì)與制作;
　　 3.第三,構(gòu)建了分布式光纖白光應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng),對(duì)光纖傳感器的白光干涉峰值的偏振態(tài)影響進(jìn)行了研究,研究表明:偏振態(tài)衰落主要是由于傳感器的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的

4、;
　　 4.最后,基于內(nèi)稟相干性思想,提出了分別利用旋轉(zhuǎn)波片和擠壓光纖的方式,實(shí)現(xiàn)光纖白光干涉偏振態(tài)衰落補(bǔ)償?shù)姆椒?定量研究了上述兩種方法對(duì)白光干涉偏振衰落的補(bǔ)償效果,實(shí)現(xiàn)了分布式光纖應(yīng)變測(cè)量的實(shí)時(shí)偏振態(tài)補(bǔ)償。
　　 綜上所述,本文對(duì)光纖傳感系統(tǒng)中部分偏振、部分相干光的偏振特性和相干特性開(kāi)展研究,基于內(nèi)稟相干性原理,提出了抗偏振態(tài)衰落方法,很好地解決了光纖白光干涉測(cè)量中的偏振態(tài)影響問(wèn)題,為分布式光纖白光應(yīng)變與溫度測(cè)量系