集成光波導(dǎo)脈沖電場傳感器直流漂移控制技術(shù)研究.pdf

1、集成光波導(dǎo)電場傳感器相比于傳統(tǒng)的電場傳感器具有寬帶寬、高靈敏度、高度集成化和不受電磁環(huán)境干擾等獨(dú)特優(yōu)勢,目前已被廣泛應(yīng)用于脈沖電場測量領(lǐng)域。但在實(shí)際應(yīng)用場景中,傳感器與馬赫-曾德爾干涉儀電光調(diào)制器一樣,它的工作點(diǎn)會受到溫度、濕度、光照以及應(yīng)力等因素的影響而發(fā)生漂移。因此,給光波導(dǎo)脈沖電場傳感器提供一個穩(wěn)定的相位偏置十分重要。
　　本文分析和研究了集成光波導(dǎo)脈沖電場傳感器在實(shí)際應(yīng)用中存在的直流漂移現(xiàn)象和脈沖電場傳感信號的特點(diǎn)。采用反

2、饋調(diào)諧偏置電壓的方案對馬赫-曾德爾干涉儀型電光調(diào)制器的直流漂移進(jìn)行了控制。接著,以此為基礎(chǔ)設(shè)計了掃描激光器工作波長的一維漂移控制系統(tǒng)對光波導(dǎo)一維脈沖電場傳感器的直流漂移進(jìn)行了控制。然后,在一維漂移控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種基于一維結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)三維脈沖電場傳感器漂移控制系統(tǒng)對三維脈沖電場傳感器的直流漂移進(jìn)行了控制。最后,對文中所設(shè)計的三種漂移控制系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗驗證和分析討論。論文主要內(nèi)容如下:
　　首先,分析了馬赫-曾德爾干涉儀型電

3、光調(diào)制器、光波導(dǎo)一維和三維脈沖電場傳感器的工作原理。同時還分析討論了集成光波導(dǎo)一維脈沖電場傳感器和三維脈沖電場傳感器的直流漂移機(jī)理。
　　其次,針對馬赫-曾德爾干涉儀電光調(diào)制器本身具有調(diào)制電極和直流偏置電極的特點(diǎn),研究了采用加微擾信號的方式對其漂移進(jìn)行控制的方法。采用現(xiàn)場可編程門陣列技術(shù)對信號處理模塊和控制模塊進(jìn)行設(shè)計,通過檢測基波峰峰值的方式計算誤差信號并反饋調(diào)諧電光調(diào)制器的偏置電壓實(shí)現(xiàn)了漂移的自動控制。接著,在此基礎(chǔ)上針對光波

4、導(dǎo)一維脈沖電場傳感器與電光調(diào)制器的不同之處,采用調(diào)諧光源波長的方式改變非對稱馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)兩臂的相位差實(shí)現(xiàn)了一維脈沖電場傳感器的直流漂移控制。
　　最后,為了解決基于光源波長調(diào)諧的漂移控制方案中出現(xiàn)的一路固定波長的光無法同時滿足三支具有不同漂移特性的光波導(dǎo)電場傳感器正常工作的問題,設(shè)計了一種基于時分復(fù)用的采樣型三維電場傳感器漂移控制系統(tǒng)。接著,對該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了必要的公式推導(dǎo)和仿真分析。在此基礎(chǔ)上,還設(shè)