Multi-wavelength displacement interferometry based on square wave phase modulation

相位生成载波（phase generated carrier, PGC）技术是多波长光纤位移传感器（multi wavelength fiber displacement sensor, MWFDS）中的核心技术。提出一种基于方波信号相位调制和解调（square-wave phase modulation and demodulation, SWPMD）的方法，研究构建了相应的光路系统，精确控制方波信号对多波长光束进行相位调制，对采集到的干涉信号进行数字处理以实现相位解调，进而复现位移信息。仿真实验部分系统地分析了不同频率调制信号及方波调制信号初始相位变化对位移复现精度的影响，无论调制参数如何变化，位移复原的均方根误差（root-mean-square error, RMSE）均稳定保持在0.15 μm~0.3 μm范围内。通过应用SWPMD方法，对复杂的位移轨迹进行了复现，证明了该方法在提升MWFDS性能方面的普适性和有效性。最后，计算分析了对不同步长方波位移的复现情况，证明了所提方法在理论上能够实现0.1 nm位移测量的分辨率。