● 摘要
强度噪声是宽谱光纤光源,尤其是掺铒光纤光源中存在的一种重要的噪声。当宽谱光纤光源的输出光功率较大时,强度噪声会超过热噪声和散粒噪声,成为光源中最大的噪声。在传感器的应用当中,很多都使用了宽谱光纤光源。因此在宽谱光纤光源的应用,尤其是光纤传感的应用中,要对光源的强度噪声进行抑制,以降低光源的总体噪声水平,提高传感器系统的信噪比,进而提升光纤传感器的最小检测精度。
本文使用基于强度调制器外调制的方案对宽谱光纤光源的强度噪声进行抑制,并针对该抑制方案展开分析和研究。本文以提升强度噪声抑制效果和抑制效果的稳定性为目标,在基于强度调制器的强度噪声抑制方案的基础上,做出了使用数字闭环代替模拟闭环、增加强度调制器偏置工作点稳定回路两点优化,并针对这两点优化进行数学模型建立、仿真设计和系统设计,实现了光源强度噪声抑制效果的提升和强度噪声抑制效果的稳定。
本文主要的研究内容和所取得的成果可以归结如下:
本文对强度噪声抑制原理进行分析,在分析的基础上建立了强度调制器外调制抑制光源强度噪声方案的数学模型,对噪声抑制系统进行系统仿真。在此基础上,本文设计了一套光源强度噪声数字闭环抑制算法。该数字闭环噪声抑制算法的使用,能够在很大程度上提高噪声抑制的效果。
本文对强度调制器偏置工作点这一问题进行了深入的分析和研究,对强度调制器偏置工作点的稳定方法进行改进,使用了通过测量平均功率来计算强度调制器偏置工作点的方法,避免了原有方案中必须要加入低频调制信号而对强度调制器正常工作的影响。
在上述两点方案改进的基础上,设计并搭建了强度噪声抑制系统的光路部分和电路部分。在实验系统上,成功进行了强度调制器偏置工作点控制的实验和光源强度噪声抑制实验,并达到了较好的噪声抑制效果。在待抑制频段中,可以对强度噪声达到12dB的抑制效果,证明了仿真模型和算法设计的正确性。
相关内容
相关标签