實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：基于壓電陶瓷的光纖聲光移頻實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

研究方向：光纖中聲光效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：用高頻高壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷振動(dòng)光纖產(chǎn)生聲波，進(jìn)而引起光的多普勒效應(yīng)，產(chǎn)生移頻分量。

測(cè)試目的：利用放大器對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的放大實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷的高效率振動(dòng)， 驅(qū)動(dòng)電壓大幅增加，使得壓電陶瓷片振動(dòng)強(qiáng)度大，其增強(qiáng)的聲光作用在光纖上產(chǎn)生有效的聲波傳輸和多普勒頻移。

測(cè)試設(shè)備: 壓電陶瓷，耦合器，光纖光柵，PZT，ATA-2022H高壓放大器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

外差相干檢測(cè)技術(shù)是基于探測(cè)光束和本振光束在探測(cè)器光敏面上混頻實(shí)現(xiàn)，光外差相干檢測(cè)可以響應(yīng)光波的振幅、頻率以及相位信息，適用于微弱信號(hào)的檢測(cè)。提出了通過(guò)光纖中模式轉(zhuǎn)換過(guò)程中的聲光多普勒效應(yīng)很好的實(shí)現(xiàn)了低頻移量，并應(yīng)用于振動(dòng)探測(cè)。

基于模式選擇耦合器（MSC）和 聲致光纖光柵（AIFG） 制作了一 種光纖模式轉(zhuǎn)換移頻器（MCFS）?；驹硎峭ㄟ^(guò)光纖中LP11纖芯模式轉(zhuǎn)換為基模的過(guò)程中，由于聲光效應(yīng)產(chǎn)生多普勒頻移，可以直接得到一個(gè) 500kHz-1MHz的低頻頻移分量。并基于這種 MCFS 提出了兩種外差相干檢測(cè)方案，實(shí)現(xiàn)了光信息的相干檢測(cè)與解調(diào)。實(shí)驗(yàn)中，采用ATA-2022H功率放大器對(duì)PZT進(jìn)行放大，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高頻PZT的有效驅(qū)動(dòng)，放大倍數(shù)25倍，電壓能夠到100V，驅(qū)動(dòng)頻率到5MHz，能夠很好的驅(qū)動(dòng)PZT的高效振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光纖上聲波的傳輸，產(chǎn)生有效的光纖彎曲和對(duì)光波的多普勒效應(yīng)。

測(cè)試結(jié)果：

全光纖FBG外差相干檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，使用MSC作為纖芯模式產(chǎn)生的器件，是因?yàn)槿饫w結(jié)構(gòu)的MSC不僅可以高效率地實(shí)現(xiàn)基模光束到高階纖芯模式光束的轉(zhuǎn)換，還可以利用SMF和FMF兩個(gè)輸出端消除SSBI，極大地提高外差相干檢測(cè)的性能。

實(shí)驗(yàn)中將MSC的SMF輸出端的光束稱(chēng)為探測(cè)光束，MSC的FMF輸出端的光束稱(chēng)為本振光束，輸出為L(zhǎng)P11纖芯模式，通過(guò)光纖中聲光效應(yīng)產(chǎn)生光纖微彎曲形成動(dòng)態(tài)長(zhǎng)周期光柵，LP11纖芯模式在AIFG中轉(zhuǎn)換回基模的同時(shí)，由于聲光多普勒效應(yīng)也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換回的基模有多普勒頻移，頻移量取決于光纖上施加的聲波頻率。實(shí)驗(yàn)圖是基于MCFS和AIFG提出的全光纖外差相干檢測(cè)方案圖，通過(guò)3 dB單模光纖耦合器將MSC的SMF輸出端和AIFG的FMF輸出端連接起來(lái)，合成一束進(jìn)入到光學(xué)示波器和頻譜儀中測(cè)量其信號(hào)。

ATA-2022B功率放大器參數(shù)指標(biāo)：

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審核編輯 黃宇