光波導(dǎo)加速度傳感器理論分析與建模.pdf

1、地震勘探是探明地下地質(zhì)構(gòu)造，尋找油、氣藏的一種行之有效的地球物理勘探方法。頻繁的地震以及引發(fā)的海嘯也表明，地震檢波更是與國計民生密切相關(guān)。傳統(tǒng)加速度傳感器在信號采集、信號傳輸和信號處理方面，存在著精度低、功耗大等不足。本文在對稱性3×3耦合器輸出無載波解調(diào)算法基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)了一種具有雙Y分支波導(dǎo)干涉儀的光波導(dǎo)加速度傳感器，當(dāng)被測信號作用于加速度傳感器后，干涉光在雙M-Z干涉儀中輸出后在3×3耦合器中進(jìn)行第二次干涉，并輸出三路對稱光信號

2、，并使各路光相位之間相差120°，為簡化后續(xù)解調(diào)系統(tǒng)提供了理論與實驗基礎(chǔ)。
　　 本文較詳細(xì)的分析了多種光波調(diào)制理論及光干涉原理，并推導(dǎo)了零差相位解調(diào)算法與外差相位解調(diào)算法，從理論上證明了這兩類解調(diào)算法的可行性。本文在馬赫-澤德爾(Mach-Zehnder)干涉儀的結(jié)構(gòu)、干涉原理及其特點的基礎(chǔ)上分別對基于M-Z干涉儀的對稱3×3耦合器輸出無載波解調(diào)算法和非對稱3×3耦合器輸出無載波解調(diào)算法進(jìn)行了理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)。為前端輸出三路

3、對稱信號的光路設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。
　　 本文從單M-Z干涉儀的設(shè)計著手，旨在仿真分析光在該干涉儀中的傳輸損耗，實驗證明，當(dāng)干涉儀中的過渡彎曲波導(dǎo)長度為2000μm，彎曲高度為30μm，輸出光路間距離為20μm時，三路光信號基本達(dá)到對稱。由于單Y分支干涉儀易受外界溫度的影響而產(chǎn)生相位漂移，所以本文采用雙Y分支波導(dǎo)干涉儀，由于溫度引起的熱脹冷縮對兩個干涉儀的影響是一樣的，那么外界溫度的變化就會抵消光在干涉儀雙臂中的相位漂移。對雙M