實驗名稱：功率放大器基于壓電陶瓷的光纖聲光移頻實驗中的應(yīng)用

研究方向：光纖中聲光效應(yīng)

實驗內(nèi)容：用高頻高壓信號驅(qū)動壓電陶瓷振動光纖產(chǎn)生聲波，進而引起光的多普勒效應(yīng)，產(chǎn)生移頻分量。

測試目的：利用放大器對驅(qū)動電壓的放大實現(xiàn)壓電陶瓷的高效率振動， 驅(qū)動電壓大幅增加，使得壓電陶瓷片振動強度大，其增強的聲光作用在光纖上產(chǎn)生有效的聲波傳輸和多普勒頻移。

測試設(shè)備:  壓電陶瓷，耦合器，光纖光柵，PZT，ATA-2022H高壓放大器等。

實驗過程：

外差相干檢測技術(shù)是基于探測光束和本振光束在探測器光敏面上混頻實現(xiàn)，光外差相干檢測可以響應(yīng)光波的振幅、頻率以及相位信息，適用于微弱信號的檢測。提出了通過光纖中模式轉(zhuǎn)換過程中的聲光多普勒效應(yīng)很好的實現(xiàn)了低頻移量，并應(yīng)用于振動探測。

 

基于模式選擇耦合器（MSC）和 聲致光纖光柵（AIFG） 制作了一 種光纖模式轉(zhuǎn)換移頻器（MCFS）?；驹硎峭ㄟ^光纖中LP11纖芯模式轉(zhuǎn)換為基模的過程中，由于聲光效應(yīng)產(chǎn)生多普勒頻移，可以直接得到一個 500kHz-1MHz的低頻頻移分量。并基于這種 MCFS 提出了兩種外差相干檢測方案，實現(xiàn)了光信息的相干檢測與解調(diào)。實驗中，采用ATA-2022H功率放大器對PZT進行放大，能夠?qū)崿F(xiàn)對高頻PZT的有效驅(qū)動，放大倍數(shù)25倍，電壓能夠到100V，驅(qū)動頻率到5MHz，能夠很好的驅(qū)動PZT的高效振動，進而實現(xiàn)光纖上聲波的傳輸，產(chǎn)生有效的光纖彎曲和對光波的多普勒效應(yīng)。

 

測試結(jié)果：

全光纖FBG外差相干檢測實驗，使用MSC作為纖芯模式產(chǎn)生的器件，是因為全光纖結(jié)構(gòu)的MSC不僅可以高效率地實現(xiàn)基模光束到高階纖芯模式光束的轉(zhuǎn)換，還可以利用SMF和FMF兩個輸出端消除SSBI，極大地提高外差相干檢測的性能。

 

實驗中將MSC的SMF輸出端的光束稱為探測光束，MSC的FMF輸出端的光束稱為本振光束，輸出為LP11纖芯模式，通過光纖中聲光效應(yīng)產(chǎn)生光纖微彎曲形成動態(tài)長周期光柵，LP11纖芯模式在AIFG中轉(zhuǎn)換回基模的同時，由于聲光多普勒效應(yīng)也會對轉(zhuǎn)換回的基模有多普勒頻移，頻移量取決于光纖上施加的聲波頻率。實驗圖是基于MCFS和AIFG提出的全光纖外差相干檢測方案圖，通過3 dB單模光纖耦合器將MSC的SMF輸出端和AIFG的FMF輸出端連接起來，合成一束進入到光學(xué)示波器和頻譜儀中測量其信號。

 

 

 

放大器在該實驗中發(fā)揮的效能: 高頻電壓放大，驅(qū)動壓電陶瓷產(chǎn)生聲波振動增強，附加噪聲小，移頻量可控

您選擇該放大器的原因: 放大效果好，能夠增強光纖中聲光效應(yīng)

ATA-2022H功率放大器參數(shù)指標：

 

本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，西安安泰電子科技有限公司（Aigtek）是國內(nèi)專業(yè)從事測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。公司致力于功率放大器、計量校準產(chǎn)品、前置放大器、功率信號源等產(chǎn)品為核心的相關(guān)行業(yè)測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek 已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)naqico.cn。

該實驗案例內(nèi)容及圖片引用自論文《Zhang L, et al. Journal of Lightwave Technology, 2020, 38(21): 6057-6062.》

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