相干光电检测系统

光MAMSK相干检测系统综述模板1、简介光MAMSK相干检测系统（MAMSK，Mach-Zehnder自适应模式选择）是一种用来检测光纤信号的相干技术。

该技术利用两个Mach-Zehnder干涉仪，结合电子自适应相位调制器，可以实现高速、高灵敏度的光纤测量。

目前，MAMSK技术已经被广泛应用于光通信、光学传感、激光雷达等领域。

2、MAMSK系统原理MAMSK系统主要由两个Mach-Zehnder干涉仪和一个电子自适应相位调制器组成。

其中，第一个Mach-Zehnder干涉仪用于产生一个参考光，第二个Mach-Zehnder干涉仪则用于产生一个待测光和一个参考光的干涉信号。

这些光信号被送到电子自适应相位调制器中，该调制器能够根据反馈信号动态地改变其输出，以实现自适应的相位调节。

通过这种调节手段，可以使待测光和参考光的干涉信号达到最大干涉效应，从而提高信噪比并实现高灵敏度的相干检测。

MAMSK系统原理简单易懂，对于待检测信号需要比较高的信噪比的场合，是一种有效的相干检测手段。

3、MAMSK系统优点MAMSK系统具有以下优点：3.1 高灵敏度MAMSK系统采用光学干涉技术，相比于其他检测手段，其可以实现高灵敏度的检测，对于微弱信号的测量具有优越性。

3.2 自适应性MAMSK系统采用电子自适应相位调制器，可以根据反馈信号实现相位的自适应调节，能够消除光学干涉波动的影响，从而大大提高了系统的实用性和稳定性。

3.3 容易实现MAMSK系统结构简单，设计、制造成本低，便于大规模生产和推广应用。

4、MAMSK系统应用由于MAMSK系统具有高灵敏度、自适应性和易于实现等优点，因此其在光通信、光学传感、激光雷达等领域得到了广泛的应用。

下面是MAMSK系统在几项具体应用中的应用案例介绍：4.1 光通信中的应用光通信中，MAMSK技术被广泛应用于调制器驱动电路中，以实现高精度的光功率控制和光电信号调制等。

4.2 光学传感中的应用在光学传感中，MAMSK技术主要用于纤维光振动传感、纤维水平检测、光学气体传感等领域。

光电检测技术光电检测技术试卷(练习题库)1、光电检测系统通常由哪三部分组成？2、光电效应包括哪些？3、外光电效应4、内光电效应5、简述内光电效应的分类？6、光电导效应7、光生伏特效应8、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？9、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？10、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？11、 CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？12、根据检查原理，光电检测的方法有哪四种？13、光热效应应包括哪三种？14、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？15、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器16、响应度（或称灵敏度）17、亮电流18、光电信号的二值化处理19、亮态前历效应20、热释电效应21、暗态前历效应22、简述雪崩光电二极管的工作原理？23、简述光生伏特效应与光电导效应的区别？24、简述光生伏特效应与光电导效应的联系？25、什么是敏感器？26、简述敏感器与传感器的区别？27、简述敏感器与传感器的联系？28、简述发光二极管的工作原理？29、简述PIN型的光电二极管的结构？30、简述PIN型的光电二极管的工作原理？31、简述PIN型的光电二极管的及特点？32、简述光电检倍增管的结构组成？33、简述光电检倍增管的工作原理？34、简述CCD器件的结构？35、简述CCD器件的工作原理？36、举例说明补偿测量方法的原理？37、举例说明象限探测器的应用。

38、坎德拉（Candela，cd）39、象增强管40、本征光电导效应41、信息载荷于光源的方式信息载荷于透明体的方式、信息载荷于反射光的方式、信息载荷于遮挡光的方式、信息载荷42、光源选择的基本要求有哪些？43、光电倍增管的供电电路分为负__供电与正__供电，试说明这两种供电电路的特点，举例说明它们分别适用于哪44、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在那种偏置状态？为什么？45、为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光？而光电二极管要零偏或反偏才能有光生伏特效应？46、简述三种主要光电效应的基本工作原理？47、光电探测器与热电探测器在工作原理、性能上有什么区别？48、简述光电探测器的选用原则？49、简述光电池、光电二极管的工作原理及区别？50、叙述实现光外差检测必须满足的条件？51、光具有的一个基本性质是（）。

现代光电干涉检测技术与系统——多参数OCT 系统方向现代光电干涉检测技术是光干涉理论和现代光电检测技术、信号处理技术、计算机技术和自动控制原理的综合应用。

激光的出现开创了光干涉检测技术飞速发展的新时代，激光干涉测量被广泛地应用于长度、角度、微观形貌、光谱等领域。

现代光电干涉检测技术正朝着以下几个方向发展：所用光源涵盖了从微光到紫外的所有波段；探测器探测灵敏度和响应度也有了极大的提高；在信号处理方面，在适应环境、消除噪声、误差修正处理、测量数据速度和可靠性等方面有明显提高；光学系统的集成和小型化有明显进展。

其中，OCT （光学相干层析成像）技术具有高分辨率、无介入、无损伤等优点，其分辨率可高达1-10μm ，更被称为“光学活检”，体现了超越传统五大医学成像技术的优势，在医学成像领域有着广阔的发展前景。

传统OCT 系统无法测定光学材料的偏振效应和双折射性质，因而限制了其应用范围。

多参数光学相干层析技术是偏振OCT 的一个分支，它利用偏振光成像，在继承了传统OCT 优点的同时，还具有可检测样品的背散射率、双折射率、光轴分布、折射率、厚度等多种参数的特点，是一种具有广泛应用前景的医学诊断技术。

由于多参数OCT 以提取样品的多种参数为目标，因此其数据处理系统不仅需要对干涉电信号进行放大、解调、滤波等处理，还需要针对不同特性参数设计合适的提取算法，有效、精确地获取样品各类参数分布，以作为进一步形成图像显示的基础。

因此，设计高效的数据处理系统，是研制多参数OCT 的重要环节。

在实际实现阶段，全光纤型偏振OCT 较空间型偏振OCT 器件发挥了更加优良的作用，为方便调整光路，前者的系统光路采用保偏光纤连接，这就使得各光学元器件的光轴无需必在同一水平线上。

同时，最终成品总器件体积更小，更便于发展成为便携式装置。

光电探测器C 宽带光源SLD A/D 光电探测器A A/D A/D 光电探测器BHe-Ne 激光器起偏器光纤偏振开关1×2耦合器2×2耦合器2×2耦合器放大、滤波放大、滤波放大、滤波准直器偏振分束器偏振控制器FPGA USB 计算机光路A 光路C样品台X准直器偏振控制器Y 光学快速扫描延迟线固定反射镜光路B全光纤化多参数OCT 光路结构如上图所示。

光学相干检测
光学相干检测的基本原理和无线电波外差探测原理基本一致，故又称光外差检测。

它是利用光的相干性将包含有被测信号的探测光和作为基准的参考光在满足一定条件下进行混频，输出两光波的差频信号的一种检测技术，其基本原理如下图：
图1 相干检测基本原理
设探测光、参考光的光电场分别为：
)cos S S S S t (ωA (t)E ϕ+=
)cos L L L L t (ωA (t)E ϕ+=
则光电探测器输出的光电流为：
2
)]()([)(t E t E t I L S +=β
其中，β为光电变换系数。

光电流表达式展开后前两项为直流项，第三项为和频，合频频率太高不能被光电探测器检测到，第四项为差频项，表达式为： ]）()cos[()(S L S L L s O t A A t I ϕϕωωβ−+−=
Δω=ωL -ωS 是光频差，Δφ=φL -φS 是相位差。

当Δω=0时为外差检测的特殊形式，即零差检测。

参考光的各项参数是已知的，从输出电流中即能解调出信号光的频率、振幅、相位等信息。

相干检测是一种间接检测技术，它把高频光信号转换到易于检测的中频信号上，具有转换增益高、检测能力强、信噪比高等优点，在光通信、测量领域有广泛的应用。

OFDR（光频域反射）技术中，由于背向瑞利散射光频高且信号十分微弱，采用外差检测可获得较好的信号。

图2 OFDR基本原理
光纤中每一位置瑞利散射信号经过耦合器并与反射回来的参考光发生干涉，产生拍频信号被光电探测器检测到。

拍频信号大小映射为物理距离，用于光纤沿线定位，定位精度可达毫米级别。

试卷编号：（ A ）卷测控仪器设计课程课程类别：必闭卷考试日期：2、本试卷共6页，总分100分，考试时间120 分钟。

3、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考厂一、填空题1.仪器误差的来源有、和运行误差。

2、动态偏移误差和动态重复性误差在时域表征动态测量仪器的和响应精度，，分别代表了动态仪器响应的和。

3.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是4.测控仪器的设计六大原则是、、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。

5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起和。

6.在设计中，采用包括补偿、环节等技术措施，则往往能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。

7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例：、均方根比例、和中间值比例。

8.标准量的细分方法有、。

9、仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。

它起着联接和支承仪器的机、光、电等各部分零件和部件的作用，其结构特点结构尺寸较大，结构比较复杂。

10、导轨是稳定和灵活传递直线运动的部件，起着确保运动精度及部件间相互位置精度的作用。

其由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成。

11、导轨种类很多，按照导轨面之间的摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨。

12、在微位移机构中，微工作台的驱动方法有。

13、测控仪器中的光电系统的组成14、光电系统的设计主要是研究中的核心技术的设计问题。

15、直接检测系统：相干检测系统：16、在光电系统设计时，针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要的设计原则。

17、光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分与电子部分的匹配是十分重要的。

这些匹配包括、。

匹配的核心是如何正常选择光电检测器件。

18、照明的种类、、、。

19.光电系统中的光学部分与电子部分的匹配十分重要，这些匹配包括光谱匹配、、。

二、简答1、名词术语解释：灵敏度与鉴别力；示值围与测量围；估读误差与读数误差；分度值与分辨力2、测控仪器由哪几部分组成，各部分的功能是什么？3、什么是阿贝原则？举例说明在仪器设计的过程中如何减少阿贝误差？4、试述同步比较测量原理的指导思想是什么？5、在导轨的设计过程应重点考虑哪些问题？爬行现象的产生原因及其预防措施是什么？6、何谓导向精度？导轨设计有哪些要求？举出四种导轨组合，并说明其特点。