双调谐激光器驱动的光纤F-P腔声振动传感解调系统优化

本文研究了一种基于双可调谐激光器的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)声振动传感解调系统，其主要目标是实现宽范围的初始腔长和腔长变化量的精确测量。F-P腔是一种常用的光干涉器件，用于微小长度变化的检测，常被应用于声振动传感等领域。 该研究的核心技术是提出了一种正交相位提取方法，这种方法能够在激光器的两个不同频率通道中同时保持相位正交。这种设计的关键在于选择合适的光纤F-P腔初始腔长范围，理论计算表明，这个范围能够确保相位解调的准确性和稳定性。 作者通过实验验证了这一方法的有效性。他们通过改变温度控制初始腔长，使其在0~2.2微米范围内漂移，对比了传统的干涉强度法和提出的正交相位提取法进行信号解调的结果。结果显示，正交相位提取法解调出的信号幅值变化相对较小，仅为5.3%，显示出更高的稳定性和精度。相比之下，干涉强度法的信号幅值稳定性只有正交相位提取法的1/12.4倍。 此外，文章还探讨了波长调谐补偿技术的应用，通过调整激光器的波长，成功地扩展了传感器的初始腔长覆盖范围，从55~130微米，即使在这种大范围的变化下，解调信号的幅值变化也仅有4.9%，进一步提升了系统的稳健性和测量准确性。 这项研究对于提高光纤法布里-珀罗声振动传感器的性能，特别是在极端条件下保持高精度和稳定性，具有重要的理论和实际意义。它为未来的声学监测设备和精密测量系统提供了新的解调策略和技术手段。关键词包括传感器、光纤声振动传感、光纤法布里-珀罗腔、波长调谐以及相位解调，这些都是当前光学传感领域的重要研究方向。