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地震勘探是探明地下地质构造,寻找油、气藏的一种行之有效的地球物理勘探方法。频繁的地震以及引发的海啸也表明,地震检波更是与国计民生密切相关。传统加速度传感器在信号采集、信号传输和信号处理方面,存在着精度低、功耗大等不足。本文在对称性3×3耦合器输出无载波解调算法基础上,设计实现了一种具有双Y分支波导干涉仪的光波导加速度传感器,当被测信号作用于加速度传感器后,干涉光在双M-Z干涉仪中输出后在3×3耦合器中进行第二次干涉,并输出三路对称光信号,并使各路光相位之间相差120°,为简化后续解调系统提供了理论与实验基础。
本文较详细的分析了多种光波调制理论及光干涉原理,并推导了零差相位解调算法与外差相位解调算法,从理论上证明了这两类解调算法的可行性。本文在马赫-泽德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的结构、干涉原理及其特点的基础上分别对基于M-Z干涉仪的对称3×3耦合器输出无载波解调算法和非对称3×3耦合器输出无载波解调算法进行了理论分析和数学推导。为前端输出三路对称信号的光路设计提供了理论基础。
本文从单M-Z干涉仪的设计着手,旨在仿真分析光在该干涉仪中的传输损耗,实验证明,当干涉仪中的过渡弯曲波导长度为2000μm,弯曲高度为30μm,输出光路间距离为20μm时,三路光信号基本达到对称。由于单Y分支干涉仪易受外界温度的影响而产生相位漂移,所以本文采用双Y分支波导干涉仪,由于温度引起的热胀冷缩对两个干涉仪的影响是一样的,那么外界温度的变化就会抵消光在干涉仪双臂中的相位漂移。对双M-Z干涉仪进行仿真实验分析证明,对于二分支一的分支波导,当其弯曲长度l>0.4 mm;而四分之一的分支波导,当其弯曲长度l>0.2 mm时,其损耗接近于0。