實驗名稱：功率放大器基于壓電陶(tao)瓷的(de)光纖聲光移頻(pin)實(shi)驗中的(de)應用

研(yan)究方向：光纖中聲光效應

實驗內容：用高頻高壓(ya)信號(hao)驅動(dong)壓(ya)電陶瓷振動(dong)光纖產生聲(sheng)波，進而引起光的多普勒(le)效應，產生移(yi)頻分量。

測(ce)試目(mu)的(de)：利用放大器(qi)對驅動電壓(ya)的(de)放大實(shi)現壓(ya)電陶瓷的(de)高(gao)效(xiao)率振(zhen)動， 驅動電壓大幅增加，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生有效的聲波傳輸和多普勒頻移。

測試設備:  壓電陶瓷，耦合器，光(guang)纖光(guang)柵，PZT，ATA-2022H高壓放大器等。

實驗過(guo)程：

外差相干(gan)檢(jian)(jian)測(ce)技術是(shi)基于(yu)(yu)探(tan)(tan)測(ce)光(guang)(guang)束和本振(zhen)光(guang)(guang)束在探(tan)(tan)測(ce)器光(guang)(guang)敏面(mian)上混頻實(shi)現(xian)，光(guang)(guang)外差相干(gan)檢(jian)(jian)測(ce)可以響應光(guang)(guang)波的(de)振(zhen)幅、頻率以及(ji)相位信(xin)息，適用于(yu)(yu)微弱信(xin)號的(de)檢(jian)(jian)測(ce)。提出了通過光(guang)(guang)纖中模(mo)式(shi)轉換過程(cheng)中的(de)聲光(guang)(guang)多普(pu)勒效(xiao)應很好的(de)實(shi)現(xian)了低頻移量，并應用于(yu)(yu)振(zhen)動探(tan)(tan)測(ce)。

基于模式選擇耦合器（MSC）和 聲致光纖光柵（AIFG） 制作了一 種光纖模式轉換移頻器（MCFS）。基本原理是通過光纖中LP11纖芯模式轉換為基模的過程中，由于聲光效應產生多普勒頻移，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，實現了光信息的相干檢測與解調。實驗中，采用ATA-2022H功率放大器對PZT進行放大，能夠實現對高頻PZT的有效驅動，放大倍數25倍，電壓能夠到100V，驅動頻率到5MHz，能夠很好的驅動PZT的高效振動，進而實現光纖上聲波的傳輸，產生有效的光纖彎曲和對光波的多普勒效應。

測試結果：

全光纖FBG外差相干檢測實驗，使用MSC作為纖芯模式產生的器件，是因為全光纖結構的MSC不僅可以高效率地實現基模光束到高階纖芯模式光束的轉換，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產生光纖微彎曲形成動態長周期光柵，LP11纖芯模式在AIFG中轉換回基模的同時，由于聲光多普勒效應也會對轉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示波器和頻譜儀中測量其信號。

放(fang)大器(qi)在該實驗中發(fa)揮的效(xiao)能(neng): 高頻電壓放大，驅動壓電陶瓷產生聲波振動增強，附加噪聲小，移頻量可控

您選擇該放大器的原因(yin): 放大效果好，能夠增強光纖中聲光效應

ATA-2022H功率放大器參數指標：

本文實驗(yan)素(su)材由西安(an)安(an)泰電子整理發布，西安(an)安(an)泰電子科技有限公司（Aigtek）是國內專業從事測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。公司致力于功率放大器、計量校準產品、前置放大器、功率信號源等產品為核心的相關行業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 已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續關注安泰電子官網hkdyw.cn。

該實(shi)驗案例(li)內容(rong)及圖片引(yin)用自論文《Zhang L, et al. Journal of Lightwave Technology, 2020, 38(21): 6057-6062.》