功率放大器在光纤白光干涉的微振动绝对测量中的应用

 

实验名称:

功率放大器在光纤白光干涉的微振动绝对测量中的应用

测试目的:

验证所提出的压缩感知光纤白光干涉技术的有效性，实现高精度全光纤振动监测。
 

测试设备:

信号发生器，ATA-105功率放大器，压电陶瓷换能器，可编程光纤激光干涉解调仪等。

实验内容:

光纤端面与粘贴了金镜的压电陶瓷之间形成低精细法布里-珀罗干涉腔。信号发生器产生的正弦信号经过安泰电子ATA-105型功率放大器放大后加载到压电陶瓷换能器上，驱动压电陶瓷换能器高频振动。不同于常规光纤白光干涉的线性波长扫描，该方案控制可编程激光器进行随机波长采样，通过压缩感知重构算法重构每一个采样点的干涉光谱，进而解调获得法布里-珀罗干涉仪的绝对腔长。

实验过程:

如图1所示，信号发生器输出频率为20kHz的正弦波信号，经过ATA-105型功率放大器后加载到压电陶瓷换能器，驱动压电陶瓷换能器产生相同频率的振动。

 

图1

以500 kHz的波长切换速度，按照内置在激光器驱动模块内的随机波长序列对调制光栅Y分支激光器进行快速、离散波长调制，并同步采集对应的干涉光强。一段时间内采集到的压缩采样干涉光谱数据如图2所示。

 

 

图2

实验结果:

基于压缩采样原理，将图2中采集到的光谱数据进行重构，得到图3的随时间变化的二维光谱。在每一个采样时间点都可以得到一条完整的重构光谱。

 

 

图3

图4显示了3个时间点上重构的干涉光谱，通过该干涉光谱和常规的白光干涉腔长解调算法，便能够得到法布里-珀罗腔的绝对腔长。腔长波形如图5所示。该方案可实现全光纤、非接触式高频振动测量，压缩感知原理的应用，大幅提高了光谱采样率。

 

图4

功率放大器ATA-105参数指标：