光纤干涉仪动态相移测量新方法：无源零差检测

"本文介绍了一种新的光纤干涉仪动态相移测量方法，该方法无需光源调制，通过干涉信号的直流量和一次谐波分量，利用匹配函数求解动态相移，实现了无源零差检测。这种方法具有信号解调简单、工作频带宽等优点。实验中，通过全保偏Mach-Zehnder光纤干涉仪系统，验证了该方法在测量压电陶瓷（PZT）产生的模拟动态相移时的有效性，并将其应用于干涉型光纤水听器的声压相位灵敏度频响测量，实验结果与传统相位载波调制解调方法相符。" 新方法的详细介绍： 光纤干涉仪是一种广泛用于精密测量的工具，它依赖于光的干涉原理来获取待测物理量的信息。传统的动态相移测量通常需要对光源进行调制，以便通过解调得到相位变化信息。然而，这种新提出的测量方法摒弃了光源调制的步骤，直接分析干涉信号的直流量和一次谐波分量。通过构造匹配函数，可以有效地解决动态相移问题，实现了无源零差检测。这种方法的一个显著优势是简化了信号解调过程，使得系统更加简洁，同时拓宽了工作频带，能够应对更广泛的频率范围内的测量任务。 实验验证： 为了验证新方法的有效性，研究人员构建了一个全保偏Mach-Zehnder光纤干涉仪系统。Mach-Zehnder干涉仪由两个50:50的光束分束器组成，可以精确地测量光波在不同路径上的相位差。在实验中，他们利用压电陶瓷（PZT）作为动态相移源，PZT在电压作用下会产生微小的形变，从而导致光程的变化。通过新方法求解得到的动态相移幅度与加载在PZT上的电压呈良好的线性关系，这与PZT的低频小信号特性相吻合，证明了新方法的准确性和可靠性。 实际应用： 进一步，研究者将此新方法应用于干涉型光纤水听器的声压相位灵敏度频响测量。光纤水听器是一种利用光纤技术检测水下声波的设备，其性能直接影响到水下声学测量的精度。实验结果显示，新方法得到的声压相位灵敏度频响与传统的相位载波调制解调方法基本一致，表明新方法在实际应用中也能提供精确的测量结果。 总结： 这篇论文提出的无源零差动态相移测量新方法，不仅简化了光纤干涉仪的测量流程，提高了测量效率，还扩大了其适用范围。通过实验验证和实际应用，新方法在压电陶瓷动态相移测量和光纤水听器性能评估中都表现出良好的性能，对于光纤干涉仪技术的发展和应用具有重要的推动作用。