技術(shù)特征：

1.一種基于雙重同源外差相干檢測(cè)的相位敏感光時(shí)域反射系統(tǒng)，其特征在于：其結(jié)構(gòu)包括外腔半導(dǎo)體激光器(1)、第一光纖耦合器(2)、第二光纖耦合器(3)聲光調(diào)制器(4)、聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電源(5)、、第三光纖耦合器(6)、第四光纖耦合器(7)、第一平衡放大探測(cè)器(8)、第一帶通濾波器(9)、第一功率均分器(10)、電光調(diào)制器(11)、摻鉺光纖放大器(12)、第二帶通濾波器(13)、環(huán)形器(14)、傳感光纖(15)、第五光纖耦合器(16)、第二平衡放大器(17)、第三帶通濾波器(18)、第二功率均分器(19)、第一混頻器(20)、低通濾波器(21)、第二混頻器(22)、第二低通濾波器(23)、采集卡(24)上述部件的位置關(guān)系如下：

通過光纖將所述的外腔半導(dǎo)體激光器(1)的輸出端與第一光纖耦合器(2)的輸入端(201)連接，第一光纖耦合器(2)的第二輸出端口(203)與第二光纖耦合器(3)第一輸入端(301)連接j第一輸出端(202)與聲光調(diào)制器(4)的輸入端連接，，該聲光調(diào)制器(4)的輸出端與第三光纖耦合器(6)的第一輸入端口(601)相連接，所述的第二光纖耦合器(3)的第一輸出端口(302)與第四光纖耦合器(7)的第一輸入端口(701)相連接，第三光纖耦合器(6)的第二輸出端口(603)與第四光纖耦合器(7)第二輸入端口(702)相連接，所述的第四光纖耦合器(7)的第一輸出端口(703)，第二輸出端口(704)分別連接第一平衡放大探測(cè)器(8)的第一輸入端口(801)、第二輸入端口(802)，該探測(cè)器(8)的輸出端口(803)與第一帶通濾波器(9)輸入端相連接，該帶通濾波器(9)的輸出端與第一功率均分器(10)的輸入端(1001)相連接，所述的第三光纖耦合器(6)的第一輸出端(602)與電光調(diào)制器(11)的輸入端相連接，該電光調(diào)制器(11)的輸出端與摻鉺光纖放大器(12)的輸入端相連接，該摻鉺光纖放大器(12)的輸出端與第二帶通濾波器(13)的輸入端口連接，該濾波器(13)的輸出端口與環(huán)形器(14)的第一端口(1401)相連接，該環(huán)形器的第二端口(1402)與傳感光纖(15)相連接，該環(huán)形器的第三輸出端口(1403)與第五光纖耦合器(16)的第一輸入端口(1601)相連接，，所述的第二光纖耦合器(3)的第二輸出端(303)與第五光纖耦合器(16)的第二輸入端(1602)相連接，第五光纖耦合器(16)的第一輸出端(1603)和第二輸出端(1604)分別和第二平衡放大器(17)的第一輸入端(1701)、第二輸入端(1702)相連接，該探測(cè)器(17)的輸出端口(1703)與第三帶通濾波器(18)輸入端相連接，該帶通濾波器(18)的輸出端與第二功率均分器(19)的輸入端(1901)相連接，所述的第一功率均分器的(1002)端和第二功率均分器的(1902)端分別連接第一混頻器(20)的第一端口(2001)和第二端口(2002)；該混頻器(20)的輸出端口(2003)接第一低通濾波器(21)的輸入端口，所述的第一功率均分器的(1003)端和第二功率均分器的(1903)端分別接第二混頻器(22)的第一端口(2201)、第二端口(2202)，該混頻器的輸出端口(2203)接第二低通濾波器(23)的輸入端口，所述的第一、第二低通濾波器(21)，(23)的輸出端口分別接采集卡(24)的第一輸入端口(2401)，第二輸入端口(2402)；該采集卡的輸出端口(2403)接電光調(diào)制器，采集卡(24)的輸出端口與計(jì)算機(jī)相連；所述的聲光調(diào)制器的調(diào)制端與直流標(biāo)準(zhǔn)TTL電源相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重同源外差相干檢測(cè)的相位敏感光時(shí)域反射系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)采用干涉參考臂產(chǎn)生的不包含振動(dòng)信息的拍頻信號(hào)來跟蹤探測(cè)臂中頻率的漂移和相位的變化，可以有效克服由于采集卡(24)與頻率調(diào)制器間實(shí)時(shí)同步性差，激光器(1)頻率漂移，聲光調(diào)制器(4)溫度適應(yīng)性差引起的被測(cè)信號(hào)失真現(xiàn)象。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重同源外差相干檢測(cè)的相位敏感光時(shí)域反射系統(tǒng)，其特征在于：干涉參考臂中拍頻信號(hào)的形成，由外腔半導(dǎo)體激光器(1)發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)第一光纖耦合器(2)后，10％那部分的本振光(E_L(t)＝E_Lexpj[w_Lt+Φ_L(t)])，經(jīng)第二光纖耦合器(3)后與第三光纖耦合器(6)輸出的被AOM(4)調(diào)制后10％的連續(xù)光在第四光纖耦合器(7)中干涉，可以表示為

$E_{L,A}\left(t\right)=1/\sqrt{2}(E_{L,A}+{\mathrm{jE}}_{A,L})$

$I_{L,A}\left(t\right)=E_L^2+E_A^2\±2E_L{E}_{A}cos(w_{A}t+\mathrm{\Δ}wt+\mathrm{\Φ}(t\left)\right)$

這里E_L、w_L、，Φ_L(t)，分別是本振光的場(chǎng)強(qiáng)、角頻率、初始相位；E_L,A(t)為輸出的干涉場(chǎng)強(qiáng)，I_L,A(t)為輸出的干涉光強(qiáng)，E_A、w_A分別為被聲光調(diào)制器(4)調(diào)制了的光的振幅、角頻率，Δw和Φ(t)是由于采集卡與頻率調(diào)制器間實(shí)時(shí)同步性差，激光器頻率漂移，聲光調(diào)制器溫度適應(yīng)性差引起的光的角頻率轉(zhuǎn)移和相位變化。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重同源外差相干檢測(cè)的相位敏感光時(shí)域反射系統(tǒng)，其特征在于：干涉參考臂的特征在于本振光與被AOM(4)調(diào)制了的連續(xù)探測(cè)光通過相干得到拍頻信號(hào)，獲取消除本振光角頻率w_L和初始相位Φ_L(t)的信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重同源外差相干檢測(cè)的相位敏感光時(shí)域反射系統(tǒng)，其特征在于：探測(cè)臂中包含振動(dòng)信息的拍頻信號(hào)的形成：由外腔半導(dǎo)體激光器(1)發(fā)出的連續(xù)光經(jīng)過第一光纖耦合器(2)分光后，90％的探測(cè)光進(jìn)入聲光調(diào)制器(4)，被移頻后的連續(xù)光，經(jīng)電光調(diào)制器(11)被斬波為光脈沖，再經(jīng)摻鉺光纖放大器(12)、第二帶通濾波器(13)，光脈沖經(jīng)過環(huán)形器(14)注入到傳感光纖(15)，攜帶振動(dòng)信號(hào)的背向瑞利散射光與從第二光纖耦合器(3)輸出的本振光在第五光纖耦合器(16)中干涉，輸出的帶有振動(dòng)信息的拍頻信號(hào)可以表示為

$E_{L,S}\left(t\right)=1/\sqrt{2}(E_{L,S}+{\mathrm{jE}}_{S,L})$

$I_{L,S}\left(t\right)=E_L^2+r^2{E}_S^2{e}^{-2\mathrm{\α}z}\±2{\mathrm{r\γE}}_L{E}_S{e}^{-\mathrm{\α}z}cos\left(\mathrm{\θ}\right)cos(w_{A}t+\mathrm{\Δ}wt+\mathrm{\Φ}(t)+\mathrm{\φ}(t\left)\right)$

E_L,S(t)為輸出的干涉光場(chǎng)強(qiáng)，I_L,s(t)為輸出的干涉光強(qiáng)，r為瑞利散射的振幅，E_S為探針光場(chǎng)強(qiáng)，γ為由光源線寬決定的相干因子，α為光纖損耗，z為光纖中的位置點(diǎn)，θ為偏離本振光波的偏振角度，φ(t)為探測(cè)光的傳輸相移和散射相移之和。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重同源外差相干檢測(cè)的相位敏感光時(shí)域反射系統(tǒng)，其特征在于：本振光與攜帶振動(dòng)信息的瑞利散射光通過相干得到拍頻信號(hào)，獲取消除本振光角頻率w_L和初始相位Φ_L(t)且包含振動(dòng)信息的信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙重同源外差相干檢測(cè)的相位敏感光時(shí)域反射系統(tǒng)，其特征在于：四種信號(hào)在混頻器中混頻。

第四光纖耦合器(7)輸出的拍頻信號(hào)經(jīng)第一平衡放大探測(cè)器BAPD1(8)、第一低通濾波器(9)被第一功率分配器(10)分為兩部分I₁(t)和I₂(t)，其中第二路作的相位轉(zhuǎn)移，第二平衡放大探測(cè)器BAPD2(17)輸出的交流信號(hào)、通過第二低通濾波器(18)被第二功率分配器(19)分為兩部分I₃(t)和I₄(t)；然后I₃(t)和I₁(t)在第一混頻器(20)中混頻，I₂(t)和I₄(t)在第二混頻器(22)中混頻，混頻器(20)、(22)輸出的拍頻信號(hào)可表示為

I₁(t)·I₃(t)＝A·B[cos(2(w_At+Φ(t)+φ(t))+cos(φ(t)))]

I₂(t)·I₄(t)＝A·B[sin(2(w_At+Φ(t)+φ(t))+sin(φ(t)))]

A＝2E_LE_A，B＝rγE_LE_Se^-αzcos(θ)，然后低通濾波，隔離信號(hào)中的高頻部分，由采集卡接收振動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度和相位信息，經(jīng)過計(jì)算得到振動(dòng)信號(hào)的強(qiáng)度和相位，再通過相位計(jì)算得到頻率。