正交偏振切换技术抗光纤传感器偏振衰落

"利用正交偏振切换抗偏振衰落和抑制偏振噪声" 本文主要探讨了在干涉型光纤传感器中如何应对偏振衰落这一关键技术问题。干涉型光纤传感器由于其高灵敏度，在众多领域如环境监测、结构健康检测、地震预警等有着广泛的应用。然而，光纤中的偏振态变化会导致信号质量下降，影响传感器的性能，因此解决偏振衰落至关重要。 文章提出了脉冲正交偏振切换结合相位生成载波（PGC）信号合成算法的解决方案。正交偏振切换方法基于光纤中的两种正交偏振态，通过快速切换来平均偏振态变化的影响。而PGC解调技术则能有效地提取信号中的相位信息，即使在偏振态发生变化时也能保持解调精度。 作者详细阐述了正交偏振切换的理论基础，包括如何在光纤中实现正交偏振态的切换以及如何利用PGC算法合成信号。实验结果显示，当光纤中的偏振态受到扰动时，通过该方法合成的等效干涉度能够保持在0.93至0.94之间，这意味着信号的稳定性显著提高。此外，解调结果的噪声水平也降低到四路偏振通道噪声的最低水平，这有助于提高传感器的信噪比。 进一步的噪声监测表明，当PGC调制频率为8 kHz时，系统的噪声性能达到-96 dB/Hz (1 kHz)，与使用法拉第旋镜的系统噪声相当。这一成就意味着在实际应用中，传感器的长期稳定性得到了显著提升。 该方法对解决干涉型光纤传感器的时分复用阵列，特别是基于光纤光栅的干涉型准分布式光纤传感器和分布式传感系统中的偏振衰落问题提供了新的思路。通过正交偏振切换，可以消除由传输光纤中偏振扰动引起的低频相位漂移，确保解调结果不受偏振状态变化的影响。 这项工作不仅提供了对抗偏振衰落的有效策略，还为提高干涉型光纤传感器的性能和可靠性开辟了新的研究方向。这种方法有望在未来的光纤传感系统设计中得到广泛应用，以应对各种复杂的环境和工况。