为了获得更高的线性度和更强的抗干扰能力, 提出一种改进的相位生成载波解调算法.利用滤去直流量的干涉信号及其与基频相混频的信号来进行运算, 将两路信号倍频后的差分结果与其相乘后的微分结果相除来实现对被测信号的解调.该方法可有效消除光源扰动和直流分量对解调结果的影响.仿真结果验证了改进解调算法的可行性及优势, 与传统算法相比获得了更高的线性度和更强的抗干扰能力, 并打破了基频混频只适用于小信号的局限性.搭建实验系统进行验证, 结果表明改进算法的频率解调准确率较高, 且强度响应一致性较好.

基于扫频激光器和马赫-增德尔干涉结构的光纤传感系统, 针对扫频激光器的频率步进不够精细导致干涉臂长差解调结果不精确的问题, 提出了一种相似性解调方法.该方法通过在频率步进范围内进一步细分, 构造相应细分值的模拟函数, 与采集到的干涉信号进行相似性对比, 相似性最大时所对应的模拟干涉臂长差即为精确结果, 并通过仿真与实验验证了该方法的可行性.实验表明该系统中干涉臂长差的解调范围为2~17 mm, 该范围内解调结果最小分辨率为1 μm, 可以达到测试量程万分之一的分辨率, 且抗干扰能力强、精度高, 可实现信噪比大于6.87 dB时信号的解调.根据解调原理, 在不强调实时性的应用中, 可以通过提高细分的精细度, 进一步提高系统分辨率.

为了深入了解分布式反馈激光器(DFB)的发光机理与调制特性, 通过理论分析和实验对DFB的调谐特性进行了研究。得到FITEL和JDS Uniphase 两款激光器调制电流与输出中心波长的对应关系和两种确定系数不同的拟合方程, 证明了这两款DFB激光器在实际应用中存在非线性关系。结果表明, FITELFRL15DCWD-A82激光器的3dB带宽与驱动电流幅值关系为3.715pm/mA; 该调制结果优化了该激光器的可用相干长度, 并验证了驱动信号频率变化不影响3dB光谱宽度。对DFB激光器低频调制特性的定量分析结果可为相干检测系统驱动电路设计提供实验依据。

从能量分配角度分析了光纤干涉式顺变柱体传感器的工作原理，给出了复合顺变柱体的等效刚度系数计算公式。采用有限元分析方法对复合顺变柱体进行固有频率的仿真，并得出光纤缠绕起始位置应该距离中间惯性振子5 mm的结论；实验采用固有频率测量的方法间接计算顺变柱体的等效刚度系数，对三个顺变柱体传感器进行的测量实验结果表明，该方法可作为顺变柱体复合刚度系数计算的依据。

在对调制方法、混频原理、调制深度取值等问题深入研究的基础上, 为得到更高的抗干扰能力, 结合相位生成载波调制解调技术与微分交叉相乘解调算法, 引入除法运算, 提出一种改进的相位生成载波解调算法, 以抑制光强扰动对解调结果的影响, 并与传统的微分交叉相乘解调算法在光源产生低频干扰时的解调效果对比, 进行仿真实验.对比信号源分别为20 Hz与200 Hz时的解调效果, 结果表明,在光源有1 Hz低频扰动的情况下, 在高频信号解调的结果中, 改进的解调算法可以准确地实现对待测信号的解调, 解调结果与传统方法相比具有更高的线性度.

环氧树脂是纤维增强复合材料加工中的一种重要的胶粘剂, 太赫兹时域光谱技术已成为纤维增强复合材料无损检测的有力补充手段。 固化温度是环氧树脂的重要参数之一, 不同的固化温度会影响环氧树脂胶的性能, 因此采用太赫兹时域光谱技术分别对室温和高温下固化的环氧树脂胶的太赫兹透射光谱特性进行了系统研究, 计算得到了不同温度下固化的环氧树脂胶的折射率和吸收系数, 并进行了对比分析。 研究表明, 由于室温下固化的环氧树脂样本基本没有气泡, 而高温下固化的样本存在微量气泡, 气泡的存在降低了样品的密度, 因此室温下固化的环氧树脂胶样品的折射率和吸收系数均大于高温下固化的样品。 在同种固化条件下制备的不同样品间折射率差别较小, 同时, 室温下固化不同样品间的吸收系数差别亦较小, 但高温下固化样品间的吸收系数在0.6～1.5 THz差别逐渐变大, 这主要是因为高温下制备的不同样本间的气泡分布不均匀, 即密度分布存在差异。 室温和高温下固化样品的吸收系数在整体上均随着频率的增加而增加, 并且没有明显的吸收峰。 此外, 由于法布里-珀罗干涉效应的存在, 导致有些厚环氧树脂样本的能量透过率在共振峰处要远大于薄样本。 该研究对纤维增强复合材料的太赫兹无损检测具有重要的研究意义。