實驗名稱:

功率放大器在光纖白光干涉的微振動絕對測量中的應(yīng)用

測試目的:

驗證所提出的壓縮感知光纖白光干涉技術(shù)的有效性，實現(xiàn)高精度全光纖振動監(jiān)測。

測試設(shè)備:

信號發(fā)生器，ATA-105功率放大器，壓電陶瓷換能器，可編程光纖激光干涉解調(diào)儀等。

實驗內(nèi)容:

光纖端面與粘貼了金鏡的壓電陶瓷之間形成低精細(xì)法布里-珀羅干涉腔。信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號經(jīng)過安泰電子ATA-105型功率放大器放大后加載到壓電陶瓷換能器上，驅(qū)動壓電陶瓷換能器高頻振動。不同于常規(guī)光纖白光干涉的線性波長掃描，該方案控制可編程激光器進(jìn)行隨機波長采樣，通過壓縮感知重構(gòu)算法重構(gòu)每一個采樣點的干涉光譜，進(jìn)而解調(diào)獲得法布里-珀羅干涉儀的絕對腔長。

實驗過程:

如圖1所示，信號發(fā)生器輸出頻率為20kHz的正弦波信號，經(jīng)過ATA-105型功率放大器后加載到壓電陶瓷換能器，驅(qū)動壓電陶瓷換能器產(chǎn)生相同頻率的振動。

圖1

以500 kHz的波長切換速度，按照內(nèi)置在激光器驅(qū)動模塊內(nèi)的隨機波長序列對調(diào)制光柵Y分支激光器進(jìn)行快速、離散波長調(diào)制，并同步采集對應(yīng)的干涉光強。一段時間內(nèi)采集到的壓縮采樣干涉光譜數(shù)據(jù)如圖2所示。

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圖2

實驗結(jié)果:

基于壓縮采樣原理，將圖2中采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，得到圖3的隨時間變化的二維光譜。在每一個采樣時間點都可以得到一條完整的重構(gòu)光譜。

圖3

圖4顯示了3個時間點上重構(gòu)的干涉光譜，通過該干涉光譜和常規(guī)的白光干涉腔長解調(diào)算法，便能夠得到法布里-珀羅腔的絕對腔長。腔長波形如圖5所示。該方案可實現(xiàn)全光纖、非接觸式高頻振動測量，壓縮感知原理的應(yīng)用，大幅提高了光譜采樣率。

圖4

功率放大器ATA-105參數(shù)指標(biāo)：