Рефлектометрия с синтезом функции когерентности

Основную идею рефлектометрии с синтезированной функцией когерентности можно объяснить с применением упрощенной блок-схемы оптического рефлектометра, основанного на этом методе, который приведен на рис.2.7.

Рефлектометр представляет собой интерферометр Майкельсона, управляемый высококогерентным лазером, который перестраивается в относительно широком диапазоне частот. Акустооптический дефлектор смещает частоту колебания ω₀ отклоняемого луча на ω. Фазовый модулятор позволяет непрерывно изменять фазу оптической волны в опорной ветви в диапазоне ±π. Сигналы, поступающие из опорной и сигнальной ветвей, складываются в оптическом ответвителе 2. Два сигнала, покидающие оптический ответвитель 2, те же самые, но взаимно сдвинутые по фазе на π, что позволяет исключить влияние шумов.

Наиболее существенное достоинство рефлектометра с синтезированной функцией когерентности заключается в непосредственном получении данных измерений без каких-либо сложных вычислений, необходимых для других методов. Вторым существенным фактором является то, что экспериментальная аппаратура не содержит подвижных частей, например, сканирующих зеркал и т.п.

Рис.2.7. Упрощенная блок-схема рефлектометра

с синтезированной функцией когерентности.

Чувствительность, а, следовательно, и динамический диапазон данного метода преимущественно определяется схемой гетеродинного приема. Достигаемая чувствительность может быть менее –130 дБ/мВт. Более того, данный метод не обладает мертвой зоной, обусловленной френелевскими отражениями. Они устраняются узкой функцией когерентности. Динамический диапазон измерения преимущественно ограничивается существованием функции когерентности подпиков.

Пространственная разрешающая способность определяется полной шириной на половинном уровне основного пика функции когерентности

(2.15)

v_g – групповая скорость, N – число ступенек в модулирующем сигнале, f_s – частота разнесения

Период следования пиков определяется диапазоном измерения

(2.16)

Пространственная разрешающая способность возрастает с увеличением числа ступенек в одном периоде сигнала частотной модуляции и частоты разнесения в первой ступеньке модулирующего сигнала. Наоборот, диапазон измерения определяется только частотой разнесения в первой ступеньке модулирующего сигнала.

С экспериментальной точки зрения, наиболее существенная проблема связана нелинейностью зависимости между амплитудой тока инжекции и частотой оптического излучения лазерного диода, а так же изменением частоты, вызванным сигналом модуляции (переходные процессы). Оба фактора могут быть компенсированы предыскажением модулирующего сигнала и применением специальных оптических фильтров и дифракционных решеток [15].

Дата добавления: 2015-04-30