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用

研究方向：光纖中聲光效應

實驗內容：用高頻高壓信號驅動壓電陶瓷振動光纖産生聲波，進而引起光的多普勒效應，産生移頻分量。

測試目的：利用放大器對驅動電壓的放大實現壓電陶瓷的高效率振動， 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産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，光纖光柵，PZT，ATA-2022H高壓放大器等。

實驗過程：

外差相幹檢測技術是基于探測光束和本振光束在探測器光敏面上混頻實現，光外差相幹檢測可以響應光波的振幅、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換過程中的聲光多普勒效應很好的實現了低頻移量，並應用于振動探測。

基于模式選擇耦合器（MSC）和 声致光纖光柵（AIFG） 制作了一 种光纤模式转换移频器（MCFS）。基本原理是通过光纤中LP11纤芯模式转换为基模的过程中，由于声光效应产生多普勒频移，可以直接得到一个 500kHz-1MHz的低频频移分量。并基于这种 MCFS 提出了两种外差相干检测方案，实现了光信息的相干检测与解调。实验中，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，産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外差相干检测实验，使用MSC作为纤芯模式产生的器件，是因为全光纖结构的MSC不仅可以高效率地实现基模光束到高阶纤芯模式光束的转换，还可以利用SMF和FMF两个输出端消除SSBI，极大地提高外差相干检测的性能。

實驗中將MSC的SMF输出端的光束称为探测光束，MSC的FMF输出端的光束称为本振光束，输出为LP11纤芯模式，通过光纤中声光效应产生光纤微弯曲形成动态长周期光栅，LP11纤芯模式在AIFG中转换回基模的同时，由于声光多普勒效应也会对转换回的基模有多普勒频移，频移量取决于光纤上施加的声波频率。实验图是基于MCFS和AIFG提出的全光纖外差相干检测方案图，通过3 dB单模光纤耦合器将MSC的SMF输出端和AIFG的FMF输出端连接起来，合成一束进入到光学示波器和频谱仪中测量其信号。

放大器在該實驗中發揮的效能: 高频电压放大，驱动壓電陶瓷产生声波振动增强，附加噪声�。�移频量可控

您選擇該放大器的原因: 放大效果好，能够增强光纤中声光效应

ATA-2022H功率放大器參數指標：

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该实验案例内容及图片引用自论文《Zhang L, et al. Journal of Lightwave Technology, 2020, 38(21): 6057-6062.》