一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪制造技术

一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪，干涉仪包括光纤耦合器、光纤耦合器分别通过短臂光纤、长臂光纤均连接有法拉第镜，短臂光纤或/和长臂光纤上设置有相位调制器，连续光激光器通过环形器连接光纤耦合器，光纤耦合器的干涉输出端一路通过环形器连接第一光电探测器，一路直接连接第二光电探测器，第二光电探测器通过自反馈控制器连接相位调制器，第一光电探测器与第二光电探测器均连接干涉信号比较器。本实用新型专利技术通过PID的初步控制干涉仪相位，然后通过两路干涉信号的对比和自反馈控制器的控制可以更加精确的控制干涉仪的光学相位，配合PID控制器可以更精准的控制干涉仪相位；有效的降低了环境对干涉仪相位影响，可精准的对干涉仪的相位进行控制。

【技术实现步骤摘要】
一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪
本技术涉及安全通信
，特别涉及一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪。
技术介绍
迈克尔逊光纤干涉仪具有对温度、振动敏感、产生量子相位噪声等特点。基于以上的特点迈克尔逊干涉仪被广泛的应用在温度、振动、成像方面、量子通信方面。在使用迈克尔逊干涉仪时需要使用自反馈控制系统使干涉仪稳定在π/2相位。传统的方法是使用PID自反馈控制器把光学相位稳定在π/2处。再对信号进行采集。这种方法的缺陷是受到外部环境因素影响，稳定的精度不够高，不能有效的确定外部环境对干涉仪的影响进而对干涉仪的相位进行精准的控制。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪以及自反馈干涉方法，以解决现有技术中迈克尔逊干涉仪相位调制时，使用PID自反馈控制器把光学相位稳定在π/2处，再对信号进行采集的方式受到外部环境因素影响较大，且稳定的精度不够高，不能有效对干涉仪的相位进行精准的控制的技术性缺陷。本技术的技术方案是这样实现的：一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪，包括连续光激光器、环形器、干涉仪、第一光电探测器、第二光电探测器、自反馈控制器以及干涉信号比较器，所述干涉仪包括光纤耦合器、所述光纤耦合器分别通过短臂光纤、长臂光纤均连接有法拉第镜，所述短臂光纤或/和长臂光纤上设置有相位调制器，所述连续光激光器通过环形器连接光纤耦合器，所述光纤耦合器的干涉输出端一路通过环形器连接第一光电探测器，一路直接连接第二光电探测器，所述第二光电探测器通过自反馈控制器连接相位调制器，所述第一光电探测器与第二光电探测器均连接干涉信号比较器。优选地，所述短臂光纤上设置有可调衰减器。优选地，所述自反馈控制器采用PID控制器。一种信号对比式相位自反馈干涉方法，包括以下步骤：1)连续光激光器发出连续信号光，通过环形器进入到光纤耦合器，光在耦合器中平均分为两路光分别进入干涉仪两个臂；2)第一路光通过长臂光纤后，再经过法拉第镜反射回光纤耦合器，另一路光通过相位调制器，在到达法拉第镜后反射回光纤耦合器；3)两路信号光返回至光纤耦合器后形成两路干涉信号，其中一路干涉信号由光纤耦合器进入第二光电探测器，在反馈控制器进行控制分析，并发送指令调节相位调制器来调节光学相位；4)另一路干涉信号通过环形器后被第一光电探测器探测，与上一路干涉信号通过干涉信号比较器进行对比，确定该干涉信号所处的相位位置，并且发送控制指令给自反馈控制器，来调节相位调制器；5)相位调制器调节两干涉信号所需相位差，即可稳定输出干涉后的信号光。优选地，信号光经过短臂光纤时通过可调衰减器将光信号衰减至与长臂中的一致。与现有技术相比，本技术有以下有益效果：本技术的信号对比式激光相位自反馈干涉仪以及自反馈干涉方法，通过PID的初步控制干涉仪相位，然后通过两路干涉信号的对比和自反馈控制器的控制可以更加精确的控制干涉仪的光学相位，配合PID控制器可以更精准的控制干涉仪相位；有效的降低了环境对干涉仪相位影响，可精准的对干涉仪的相位进行控制。附图说明图1为本技术信号对比式激光相位自反馈干涉仪的原理框图。图中：连续光激光器100、环形器200、干涉仪300、光纤耦合器301、短臂光纤302、长臂光纤303、法拉第镜304、相位调制器305、可调衰减器306、第一光电探测器400、第二光电探测器500、自反馈控制器600、干涉信号比较器700。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术进行清楚、完整地描述。如图1所示，一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪，包括连续光激光器100、环形器200、干涉仪300、第一光电探测器400、第二光电探测器500、自反馈控制器600以及干涉信号比较器700，所述干涉仪300为迈克尔逊干涉仪，其包括光纤耦合器301、所述光纤耦合器301分别通过短臂光纤302、长臂光纤303均连接有法拉第镜304，所述短臂光纤302或/和长臂光纤303上设置有相位调制器305，所述连续光激光器100通过环形器200连接光纤耦合器302，所述光纤耦合器301的干涉输出端一路通过环形器300连接第一光电探测器400，一路直接连接第二光电探测器500，所述第二光电探测器500通过自反馈控制器600连接相位调制器306，所述第一光电探测器400与第二光电探测器500均连接干涉信号比较器700，所述干涉信号比较器700可采用PC机等上位机实现。光纤耦合器301和法拉第镜304组成了迈克尔逊干涉仪，干涉仪300的两臂长不相等，连续光激光器100发出激光，通过环形器200进入到光纤耦合器301中，在光纤耦合器301中按照50:50的耦合比例分为两路激光，这两路激光分别通过短臂光纤302或长臂光纤303后的法拉第镜304反射回来，在光纤耦合器301中形成干涉。干涉信号分为两路，一路经过环形器200进入到第一光电探测器400，另外一路直接接入第二光电探测器500。次两路干涉信号，可用下面公式进行表示；其中，P是干涉信号功率。从公式可以看出干涉输出受到相位的影响，而相位受到环境温度和振动的影响，所以环境温度和振动会影响到干涉信号。在自然环境下，干涉信号会发生抖动和漂移，不利于测量信息的提取。所以在结构方面要做到保温隔震，尽量的减小环境温度和振动对干涉仪的影响。本技术中的干涉仪用保温隔震材料制作外壳，可在一定程度上减少其受到的温度和振动的干扰，一臂上加入相位调制器，与PID控制器、光电探测器共同构成自反馈控制器，保证两臂相位差为π/2。为了相位的稳定精度，利用干涉仪的物理特性，对比两路干涉信号的功率来确定干涉仪的相位位置，提高相位稳定的精度。通过公式当两路干涉功率相同时，可以证明相位是π/2。所述短臂光纤302上设置有可调衰减器306，所述可调衰减器306可将经过短臂中的光信号衰减至与长臂中的一致，可降低对延时光纤低损耗的要求。所述自反馈控制器600采用PID控制器，自反馈控制算法如下：PID＝Uk+KP*[E(k)-E(k-1)]+KI*E(k)+KD*[E(k)-2E(k-1)+E(k-2)]；其中Uk为上次输出电压；KP、KI、KD为自反馈控制系数；E(k)是本次采样后偏差，E(k-1)是上一次采样后偏差，E(k-2)是上两次采样后偏差。通过自反馈控制算法可以高速的精确的控制干涉仪的稳定性。本技术还提供了一种信号对比式相位自反馈干涉方法，包括以下步骤：1)连续光激光器发出连续信号光，通过环形器进入到光纤耦合器，光在耦合器中平均分为两路光分别进入干涉仪两个臂；2)第一路光通过长臂光纤后，再经过法拉第镜反射回光纤耦合器，另一路光通过相位调制器，在到达法拉第镜后反射回光纤耦合器；3)两路信号光返回至光纤耦合器后形成两路干涉信号，其中一路干涉信号由光纤耦合器进入第二光电探测器，在反馈控制器进行控制分析，并发送指令调节相位调制器来调节光学相位；4)另一路干涉信号通过环形器后被第一光电探测器探测，与上一路干涉信号通过干涉信号比较器进行对比，确定该干涉信号所处的相位位置，并且发送控制指令给自反馈控制器，来调节相位调制器；5)相位调制器调节两干涉信号所需相位差，即可稳定输出干涉后的信号光。在上述方法中，信号光经过短臂光纤时通过可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪，其特征在于，包括连续光激光器、环形器、干涉仪、第一光电探测器、第二光电探测器、自反馈控制器以及干涉信号比较器，所述干涉仪包括光纤耦合器、所述光纤耦合器分别通过短臂光纤、长臂光纤均连接有法拉第镜，所述短臂光纤或/和长臂光纤上设置有相位调制器，所述连续光激光器通过环形器连接光纤耦合器，所述光纤耦合器的干涉输出端一路通过环形器连接第一光电探测器，一路直接连接第二光电探测器，所述第二光电探测器通过自反馈控制器连接相位调制器，所述第一光电探测器与第二光电探测器均连接干涉信号比较器。

【技术特征摘要】
1.一种信号对比式激光相位自反馈干涉仪，其特征在于，包括连续光激光器、环形器、干涉仪、第一光电探测器、第二光电探测器、自反馈控制器以及干涉信号比较器，所述干涉仪包括光纤耦合器、所述光纤耦合器分别通过短臂光纤、长臂光纤均连接有法拉第镜，所述短臂光纤或/和长臂光纤上设置有相位调制器，所述连续光激光器通过环形器连接光纤耦合器，所述光纤耦合器的干涉输出端一路通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈切春，黄蕾蕾，张建，付云飞，刘小桦，张大鹏，祁宾祥，赵义博，
申请(专利权)人：浙江九州量子信息技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33