一种含有相位载波调制信号的干涉光复光场合成方法技术

本发明专利技术公开了一种含有PGC调制信号的干涉光复光场合成方法，涉及到光纤干涉仪信号解调、光场变换等技术内容，具体包括以下关键步骤：对含有PGC调制信号的干涉光场实数表达方式进行混频；对混频后的光场进行低通滤波，滤除所有高于PGC调制频率的频谱项；消除低通滤波结果的系数项合成相位项的复数表达形式；补偿调制项，获得含有PGC调制信号的干涉光复光场。本发明专利技术旨在获取含有PGC调制信号的干涉光场复数表达形式，为传感系统的串扰抑制、偏振抑制等提供可快速处理的信号基础。

Method for synthesizing interference recovery light field with phase carrier modulation signal

The invention discloses an interference recovery containing PGC modulation signal light field synthesis method, relates to the optical fiber interferometer demodulation and the light field transformation technology content, including the following steps: the key of containing PGC modulation signal interference light field real mode mixing; low pass filter for mixing light field remove all, higher than PGC modulation frequency spectrum; eliminate low pass filtering results of coefficient synthesis phase the plural forms of expression; compensation modulation, interference in containing PGC modulation signal light field. The invention aims to obtain a complex expression form of an interference light field with an PGC modulation signal, and provides a signal base for fast crosstalk of the crosstalk suppression and polarization suppression of a sensing system.

【技术实现步骤摘要】
一种含有相位载波调制信号的干涉光复光场合成方法
本专利技术涉及光纤传感
，涉及到光纤干涉仪信号解调、光场变换、信号串扰、偏振抑制等
技术实现思路
，具体为一种含有相位载波(PhaseGeneratedCarrier，PGC)调制信号的干涉光复光场合成方法，用于获取干涉光的复数表达形式，为光纤干涉仪传感系统的串扰抑制、偏振控制等提供可快速处理的信号基础。
技术介绍
光纤干涉仪以灵敏度高、结构简单、体积小、重量轻等优点，成为光纤传感领域最重要的传感形式之一，在光纤陀螺、光纤水声探测、地震波检测等领域有重要的应用。光纤干涉仪的输出光强一般可表示为(公式1)I(t)表示干涉仪输出的光强度，A表示直流量，B表示交流量幅度，Re表示取复数的实部运算，表示干涉仪的信号项，为干涉仪的噪声。在很多干涉信号处理过程中，往往需要将多个干涉结果进行乘除法运算，以获得和频或者差频信号。当采用(公式1)计算时会同时获得和频与差频信号，导致后续计算错误。具体来讲，对于两个干涉信号I1(t)和I2(t)期望获得干涉信号的和频或差频项，即获得或但在实际运算中，将I1(t)和I2(t)混频会同时获得和频项和差频项，并且二者无法分离，即：一种简单的处理方法是，若能够获取干涉光场的复数表达形式，即将两个干涉光场的复数表达形式直接进行乘法和除法运算，即可获得和再取实部运算即可得到和可见干涉光场的复数表达形式在很多应用中是简化算法、提高计算效率的关键。文献“Reductionofcrosstalkininlinesensorarraysusinginversescattering”(Proc.SPIE,2008,Vol.704,paper70044Z)和专利“Methodandapparatusforsuppressionofcrosstalkandnoiseintime-divisionmultiplexedinterferometersensorsystems(专利号:US7,466,422B2)”报道了一种反转剥层算法，这种剥层算法就是基于干涉结果的复数表达形式。但对于实际系统而言，光电探测器响应到的是干涉结果的实数表达形式(公式1)，因此干涉光场的复数还原方法是处理算法的关键环节。一般而言，在已知一个表达式的实数表示时，通过希尔伯特变换可获得其复数表达形式，但这种方法只适用于简单的干涉信号。在实际系统中，为抑制光纤干涉仪的随机相位衰落现象，光纤干涉仪的输出干涉结果往往需要含有调制信号，其中PGC调制是最常见的一种调制方法，所输出的信号可表示为(公式2)IPGC(t)表示经过PGC调制后干涉仪输出的光强度，A表示直流量，B表示交流量幅度，Re表示取复数的实部运算，Ccos(2πω0t)为PGC调制项，其中C为调制幅度，ω0为调制频率，表示干涉仪的信号项，为干涉仪的噪声。对于含有PGC调制项的干涉结果，期望获得如(公式3)所示的复数表达形式：对于含有PGC调制项的信号而言，直接通过希尔伯特变换将获得(公式4)所示的表达式可见，由于含有PGC调制项导致干涉结果的频谱成分复杂，直接通过希尔伯特变换无法获得如(公式3)所示的干涉信号光场的复数表达形式，也即干涉信号复光场表达形式。
技术实现思路
本专利技术提供一种含有PGC调制信号的干涉光复光场合成方法，旨在获取干涉光的复数表达形式，为光纤干涉仪传感系统的串扰抑制、偏振抑制等提供可快速处理的信号基础。为了实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种含有PGC调制信号的干涉光复光场合成方法，该方法包括以下步骤：S1.通过光纤干涉仪系统的光电探测器获得含有PGC调制项的干涉结果的实数表达形式：IPGC(t)表示经过PGC调制后干涉仪输出的光强度，A表示直流量，B表示交流量幅度，Re表示取复数的实部运算，Ccos(2πω0t)为PGC调制项，其中C为调制幅度，ω0为调制频率，表示干涉仪的信号项，为干涉仪的噪声。S2.由于PGC调制项Ccos(2πω0t)为人为引入项，将IPGC(t)分别与cos(2πω0t)、cos(2π2ω0t)混频，获得两个表达式Iω和I2ω，即：Iω＝IPGC(t)×cos(2πω0t)I2ω＝IPGC(t)×cos(2π2ω0t)；S3.将Iω和I2ω分别进行低通滤波，保留小于ω0的频谱成分，获得表达式Iω_low和I2ω_low：其中J1(C)为一阶Bessel函数，J2(C)为二阶Bessel函数；S4.生成相位项复光场表达形式S5.合成含有PGC调制项的干涉结果复数表达形式Icom：本专利技术的技术效果在于：通过获取干涉光的复数表达形式，为光纤干涉仪传感系统的串扰抑制、偏振抑制等提供可快速处理的信号基础。附图说明图1为本专利技术中含有PGC调制信号的干涉光复光场合成方法流程图，其中1、2、3是关键步骤。1为混频处理；2为低通滤波处理，分别获取复数表达式中关键的正弦和余弦表达形式；3是生成相位项复光场表达形式。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明，如附图1所示，本专利技术所述含有PGC调制信号的干涉光复光场合成方法包含如下步骤：S1.通过光纤干涉仪系统的光电探测器获得含有PGC调制项的干涉结果的实数表达形式I(t)表示干涉仪输出的光强度，A表示直流量，B表示交流量幅度，Re表示取复数的实部运算，Ccos(2πω0t)为PGC调制项，其中C为调制幅度，ω0为调制频率，表示干涉仪的信号项，为干涉仪的噪声。S2.将IPGC(t)分别与cos(2πω0t)、cos(2π2ω0t)混频，并定义获得两个表达式Iω和I2ω，其中S3.将Iω和I2ω分别进行低通滤波，保留小于ω0的频谱成分，获得：S4.合成干涉结果的复数表达形式S5.合成含有PGC调制项的干涉结果复数表达形式Icom可以看出，采用本专利技术所述的干涉光复光场合成方法，可以获得干涉信号光场的复数表达形式，也即干涉信号的复光场，为偏振控制和抑制多通道串扰等提供信号基础。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有PGC调制信号的干涉光复光场合成方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1.通过光纤干涉仪系统的光电探测器获得含有PGC调制项的干涉结果的实数表达形式：

【技术特征摘要】
1.一种含有PGC调制信号的干涉光复光场合成方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1.通过光纤干涉仪系统的光电探测器获得含有PGC调制项的干涉结果的实数表达形式：IPGC(t)表示经过PGC调制后干涉仪输出的光强度，A表示直流量，B表示交流量幅度，Re表示取复数的实部运算，Ccos(2πω0t)为PGC调制项，其中C为调制幅度，ω0为调制频率，表示干涉仪的信号项，为干涉仪的噪声；S2.由于PGC调制项Ccos(2πω0t)为人为引入项，将IPGC(t)分别与cos(2πω0t)、cos(2π2ω...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽娜，蒋鹏，胡正良，徐攀，熊水东，罗洪，胡永明，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43