集成光波導脈沖電場傳感器直流漂移控制技術研究.pdf

1、集成光波導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)境干擾等獨特優(yōu)勢,目前已被廣泛應用于脈沖電場測量領域。但在實際應用場景中,傳感器與馬赫-曾德爾干涉儀電光調(diào)制器一樣,它的工作點會受到溫度、濕度、光照以及應力等因素的影響而發(fā)生漂移。因此,給光波導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脈沖電場傳感器在實際應用中存在的直流漂移現(xiàn)象和脈沖電場傳感信號的特點。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)制器的直流漂移進行了控制。接著,以此為基礎設計了掃描激光器工作波長的一維漂移控制系統(tǒng)對光波導一維脈沖電場傳感器的直流漂移進行了控制。然后,在一維漂移控制系統(tǒng)的基礎上設計了一種基于一維結構的光波導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行了控制。最后,對文中所設計的三種漂移控制系統(tǒng)進行了實驗驗證和分析討論。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,研究了采用加微擾信號的方式對其漂移進行控制的方法。采用現(xiàn)場可編程門陣列技術對信號處理模塊和控制模塊進行設計,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)制器的偏置電壓實現(xiàn)了漂移的自動控制。接著,在此基礎上針對光波

4、導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-曾德爾干涉儀結構的光波導兩臂的相位差實現(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電場傳感器正常工作的問題,設計了一種基于時分復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)的結構、工作原理進行了必要的公式推導和仿真分析。在此基礎上,還設