發(fā)布時間：2019-12-01 12:59

【摘要】：光纖激光器有很多優(yōu)點,在光纖傳感領域用途廣泛。本文針對分布式布拉格反射(DBR)光纖激光器的正交雙頻光纖激光傳感器,提出并設計了高精度的軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調系統(tǒng)。該軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調系統(tǒng)用于正交雙頻光纖激光傳感器的加速度測量,實現(xiàn)了高精密的加速度物理量的解調,系統(tǒng)具有高靈敏度、高分辨率和高穩(wěn)定性等特點,具有較好的應用前景。本論文主要內容如下:(1)制作分布式布拉格反射(DBR)光纖激光器,使用的關鍵技術為紫外曝光刻寫技術。具體步驟包括:通過優(yōu)化控制193nm的紫外線激光源的曝光強度、掃描時間和掃描速度等參數(shù),利用輸出波長為193nm的Ar F準分子激光器結合相位模板在摻鉺光纖(EDF)內寫入一對波長匹配的具有高反射率的光纖光柵對,其中光纖光柵對構成激光器的腔鏡,EDF起到增益介質的作用。理想情況下,如果光纖纖芯是完美的幾何圓對稱,DBR光纖激光器中正交的兩個模式的傳播常數(shù)完全相等,所以此時的DBR光纖激光器只有一個簡并的模式,工作在單偏振激光模式下。但是,實際的光纖纖芯并非完美的幾何圓對稱,從而引入一定的雙折射并支持兩個正交的偏振模式。所以實際上DBR光纖激光器是工作在正交偏振的雙頻模式下。(2)設計并在MATLAB上編寫軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調系統(tǒng)。闡述了數(shù)字鎖相環(huán)中各個功能組成模塊的工作原理及其實現(xiàn)的數(shù)學算法,主要的組成模塊包括數(shù)字鑒相器模塊、數(shù)字環(huán)路濾波器模塊和數(shù)字控制振蕩器模塊,同時研究了能優(yōu)化各組成模塊性能的數(shù)學算法,并在MATLAB中仿真實現(xiàn)各個模塊�；谏鲜鲅芯康玫降逆i相環(huán)模型,研究模擬鎖相環(huán)與數(shù)字鎖相環(huán)之間的相位傳遞函數(shù)的映射關系,從而得到軟件數(shù)字鎖相環(huán)的數(shù)學算法,并在MATLAB中編碼實現(xiàn)該數(shù)學算法來仿真軟件數(shù)字鎖相環(huán)。(3)實現(xiàn)正交雙頻光纖激光加速度傳感器的高精度軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調系統(tǒng)�；贒BR光纖激光器設計了正交雙頻光纖激光加速度傳感器并用于加速度的實驗測量�；谏鲜龅能浖䲠�(shù)字鎖相環(huán),設計高精度的調頻信號解調系統(tǒng),并應用于正交雙頻光纖激光加速度傳感器中加速度信號的解調。正交雙頻光纖激光加速度傳感器測量加速度時,DBR光纖激光器輸出的拍頻信號受外界加速度信號調制為調頻(FM)信號。然后,該調頻拍頻電信號經(jīng)過下變頻模塊的處理,轉換為中頻(IF)信號并被采樣成數(shù)字信號。該數(shù)字化的IF信號經(jīng)過軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調系統(tǒng)進行解調,恢復源信號,即源加速度值。經(jīng)實驗驗證,該軟件數(shù)字鎖相環(huán)解調系統(tǒng)可探測的最小加速度值約為42.2ug,實現(xiàn)了高精度和高分辨率的加速度傳感器。
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN248;TP212

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本文編號：2568374