基于全光纤Fabry–Perot干涉的差分测振系统设计

摘要

一般光路中传输信号存在光功率影响、外界振动干扰、光路本征噪声和环境温度变化引起的热运动影响,并且光纤对环境干扰极其敏感,任何环境的扰动都会带来相应的相位误差;同时,如果对信号进行预处理滤波,容易导致一些微小信息丢失,增大重构误差.针对微米级振动测量中内部共模噪声影响测量精度且增大重构误差的问题,建立了一种基于全光纤Fabry–Perot(F–P)干涉的差分测量系统.首先,根据F–P干涉原理的相位方程及2×2单模光纤耦合器在传输过程中直通臂和耦合臂具有90°的相位差特性,通过推导得到结构中两输出端探测器接收的信号大小相等、方向相反.然后,经两信号做差可以增大总体信号幅值,削弱共模噪声对信号的影响,增强信号质量.通过实验对干涉信号进行重构位移分析,实验结果表明:在镜面2μm正弦振动中,合成信号的最大重构误差降低了0.4％;在粗糙表面1.4μm振动测量下,重构误差降低了2.8％;差分结构能降低测振重构误差,重构波形更加平缓.