[发明专利]一种单模光纤长度测量系统

说明书

技术领域

 本发明涉及一种单模光纤长度测量系统。

背景技术

准确的光纤长度测量在光纤通信和光纤传感系统中很重要。

最常用的光纤长度测试手段是OTDR（光时域反射仪），它的原理是，在光线入射端面探测后向散射光和菲涅尔反射光，进行信号处理，从而得到断点，接头位置和光纤长度等信息。OTDR存在这许多因素的引起误差，以及接受探测器响应时间所产生的测量盲区，分辨率不高，精度受到限制，常见商品化的OTDR测量精度约1m左右。

基于迈克尔逊干涉仪结构的光纤测试手段主要有OLCR（低同调光反射测量仪）、OFDR（光频域反射仪）、OCDR（光相干域反射测量仪）。OLCR精度可达10um，但测量动态范围很小，只有几厘米。OFDR精度只有mm，测量动态范围几千米，OCDR测量的精度很高，可达10um，测量动态范围比较大，但是OFDR与OCDR需要光源具有良好的稳定性和相干性。

2005年，Bing Qi等人提出了基于频移不对称Sagnac干涉仪。这种方法测量分辨率可以到达微米量级，测量动态范围可以到几十千米。这种方法的误差主要来源于对干涉信号中极小值点频率的读数误差。 

2007年4月华为公司隋猛公布的一种光纤长度测量方法，建立一种算法，通过测量光线路终端与光网络单元或光网络终端进行信息交互的时长，确定光纤的长度。由于网络单元和发送终端之间存在预均衡时延和起始端的时隙，信息交互时长存在较大误差，从而对光纤长度测量造成较大误差。

2008年7月浙江大学何赛灵等人采用声光调制器光频变换调制技术和Sagnac结构，实现了高精度大范围光纤长度测量。由于声光调制器依据的是多普勒效应，在调节输出光频率存在误差，给光纤长度测量带来误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分辨率高的单模光纤长度测量系统。

为解决上述技术问题，本发明的单模光纤长度测量系统包括脉冲光源，第一光纤耦合器，无源光纤环腔，高速光电转换模块，频谱分析仪，光谱仪；

所述脉冲光源通过光纤连接第一光纤耦合器，第一光纤耦合器的一个输出端连接高速光电转换模块，高速光电转换模块连接频谱分析仪；第一光纤耦合器的另一个输出端连接由第二光纤耦合器、第三光纤耦合器和待测长度单模光纤组成无源光纤环腔，无源光纤环腔连接光谱仪，所述脉冲光源为纵模间隔可调的锁模光纤激光器。

所述锁模光纤激光器包括，掺铒光纤，第三光纤耦合器，波分复用器，隔离器，饱和吸收体，中心波长980nm尾纤输出式泵浦源，可调光纤延迟线。所述中心波长为980nm的泵浦源输出的泵浦光通过波分复用器耦合到掺铒光纤中，使掺铒光纤处于粒子数反转状态，通过光纤延迟线、饱和吸收体、光隔离器、波分复用器和第三光纤耦合器的光纤串联，将掺铒光纤头尾相连组成了一个环形振荡腔；环形振荡腔产生的脉冲激光信号通过所述第三光纤耦合器的尾纤输出。

所述无源光纤环腔由耦合比均为99:1的第二、第三光纤耦合器和待测光纤组成，第二、第三光纤耦合器通过熔接方式连接，第二第三光纤耦合器与待测光纤通过FC/APC光纤接头对接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明与传统的OTDR测量方法相比，利用光学游标效应，测量分辨率大大提高；

2、本发明通过频谱分析仪跟踪光源的纵模间隔不稳定带来的测量漂移的问题，确保了测量的精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明的单模光纤长度测量系统结构图；

图2为本发明的无源光纤环腔的结构图；

图3为本发明的测量系统光源结构图。

具体实施方式

图1给出了单模光纤长度测量系统结构图，脉冲光源1输出光通过第一光纤耦合器2分为两路，一路光通过高速光电转换模块3转化成电信号后接入到频谱分析仪4中，实时动态扫描脉冲光源1纵模间隔。另一路光接入由第二、第三光纤耦合器和待测光纤组成的无源光纤环腔5的输入端，无源光纤环腔输出端连接到光谱仪6。通过调整光源1的腔长，当无源光纤环腔5的腔长接近光源1的腔长的整数倍时，光谱仪6上可以观察到一系列透射峰，通过频谱仪4测量到的光源纵模间隔和光谱仪6透射峰间距，便可以计算出无源光纤环腔的腔长，减去第二、第三光纤耦合器光纤长度，便可以得到待测单模光纤长度。