高丙坤 丛至诚 孙 雨

(东北石油大学 电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318)

0 引 言

光纤法布里-珀罗(F-P:Fabry-Perot)干涉仪在工业高精度测量中应用广泛,具有装置简单、结构紧凑、精度高的优点,利用光的干涉原理测量光程差从而测定有关物理量。目前已应用于折射率[1]、温度[2-3]、位移[4]、振动[5]、距离[6]、加速度[7]和压力[8]测量等多个领域。

F-P 干涉在位移测量中,可使用条纹计数法恢复振动信息[9],但其位移分辨率仅为波长的一半,极大限制了测量的精度。2012 年,Moro 等[10]设计了一种白光外腔F-P 干涉仪,通过估计光功率谱密度确定位移,传感器精度主要取决于调谐滤波器扫描频率范围。2015 年,Zhu 等[11]提出了一种双共振跟踪F-P 干涉仪,利用测量的共振阶数和激光频率确定位移,系统主要受F-P 腔机械稳定性的限制。2020 年,Tian 等[12]提出了一种基于可移动微球反射镜的F-P 干涉仪,根据干涉仪与外部位移变化的线性响应测量纳米位移,且也可根据光谱范围的变化测量大范围位移。

由于差动型测量结构可有效抑制温度对系统的影响,所以该结构已被广泛应用于高精密测量系统。1999 年,禹延光等[13]提出了一种利用激光自混合干涉效应的差动位移测量系统,虽然分辨率达到1/4波长,但其结构复杂,需要两个激光器和两个光电探测器分别进行两路干涉信号的探测。2000 年,Yuan 等[14]提出一种差动干涉仪,基于单模光纤的低相干涉技术,用于测量光纤的形变和应力,也具有温度自动补偿的特性。2020 年,Wang 等[15]提出了一种用于测量纳米位移的光纤差动干涉仪,通过环形器的特性,实现两路信号的独立采集,并根据两路信号的相位关系,解调出高精度的纳米位移。……