[发明专利]一种光纤延迟量的温度特性的测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤延迟量的温度特性的测量装置及测量方法，属于光纤技术领域。 

技术背景

光纤延迟线由于具有延迟范围宽、延迟精度高、可靠性高、偏振相关损耗低、插入损耗低及结构紧凑等优点而在多个领域得到广泛应用，例如光纤延迟线作为光信号延迟器件应用于信号处理、雷达等领域中。 

在机载雷达系统中，光纤延迟线是核心元件之一，与雷达探测系统配套使用，将雷达接收到的信号准时分配给各接收器进行同步分析处理。目前的问题在于，用常规光纤制作成的延迟线在试验中发现，随着环境温度的变化(例如-55℃～85℃)，高频微波信号的延迟量出现了较为明显的变化，严重影响了后期信号的同步性，使得信号处理效果大为降低，甚至导致系统无法正常工作。 

为提高雷达探测系统的性能，用于制作延迟线的光纤应具备较好的温度特性，即光纤的延迟量随温度的变化而变化得不显著，这就涉及到测量光纤延迟量的温度特性。 

目前常见的光纤延迟线延迟量的测量方法主要包括光学测量法与电测量法两种。其中光学测量主要可分为低相干测量法和相干测量法，这两种测量法的区别在于采用光源的相干性不同，其基本结构主要是常用的各种光学干涉仪，例如在相干测量法中，基于迈克尔逊干涉仪的有光频域反射、光相干域反射、光低相干反射和全光纤任意反射面速度干涉系统。电测量法则需要具有光-电转换功能的光纤延迟线组件，并由示波器或者矢量网络分析仪测试结果。光学测量法的优点是精度较高，缺点是常需要搭建光路要求较高的光学测试平台，对测试操作及测试环境要求较为苛刻。电测量法的优点是测试搭建相对简单，易于操作，但若要获得分辨率较高的延迟量，必须具备高速采样的示波器，往往这类示波器价格高昂，增加测试成本，且测得的延迟量包含了光-电转换及其它接口产生的附加延迟量，致使测试结果准确度不够。 

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种准确、可简便操作的光纤延迟量的温度特性的测量装置。 

本发明另一个要解决的问题利用上述测量装置进行的光纤延迟量的温度 特性的测量方法，该测量方法是基于同一测量装置条件下不同温度下延迟量的变化量，可排除光-电转换及其它组件、接口产生的附加延迟量，测量方法准确度高，并且对示波器的采样频率要求不太高，可有效降低测试成本。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种光纤延迟量的温度特性的测量装置，包括光源、1×2分路器、待测光纤、参考光纤、温度箱、光电转换器以及示波器；所述待测光纤置于温度箱内，其两端伸出，所述光源与1×2分路器输入端相连，所述1×2分路器输出纤分别与待测光纤和参考光纤相连，所述待测光纤和参考光纤的另一端分别与两个光电转换器相连，所述两个光电转换器的电信号输出至的示波器上，所述1×2分路器为等额分配。 

进一步地，所述示波器为数字示波器。 

进一步地，所述示波器为自带测量功能从波形上获取光纤延迟量。 

进一步地，所述参考光纤置于室温环境中。 

进一步地，所述温度箱的设定温度范围为待测光纤的工作温度范围-55℃～85℃。 

进一步地，所述待测光纤与参考光纤波导结构与长度大致相等。 

一种光纤延迟量的温度特性的测量方法，该测量方法包含下述步骤： 

(1)提供上述光纤延迟量的温度特性的测量装置； 

(2)将待测光纤放入温度箱内，且待测光纤两端伸出温度箱，待测光纤两端分别与一1×2分路器及光电转换器连接，将参考光纤置于室温环境中，所述参考光纤两端分别与1×2分路器的另一端及另一光电转换器连接；所述待测光纤与参考光纤波导结构与长度大致相等，所述温度箱的设定温度范围为待测光纤的工作温度范围； 

(3)开启温度箱并设定所需温度T₁，待温度箱的温度达到T₁时将光源、光电转换器与示波器开启并采集延迟数据，设定光源的输出波长、输出功率，调节示波器的显示精度以最大程度保证延迟量读数的精度；观察待测光纤的延迟量数值，当该数值稳定后测得待测光纤延迟量测量值，记为j₁，与参考光纤延迟量测量值，记为k₁，计算出温度T₁时待测光纤与参考光纤的延迟量差值的延迟量差t₁，t₁＝j₁－k₁；