[发明专利]一种快速测量光纤长度的方法和设备

权利要求书

1、一种快速测量光纤长度的方法，其特征在于该方法的具体步骤是：

a.中心波长在通讯波段的连续半导体激光器发出的激光通过光纤隔离器和四端口3-dB光纤耦合器后，进入萨尼亚克环中；

b.激光进入萨尼亚克环后分为两路，其中一路进入长度已知的过渡段单模光纤，再经过待测段单模光纤，然后进入长度已知的连接段单模光纤；激光通过插入到连接段单模光纤中的电光调制器后产生变频，所述的电光调制器由频率受调制的正弦信号发生器驱动；变频后的激光回到四端口3-dB光纤耦合器，回到四端口3-dB光纤耦合器时激光的电场强度E₁(t)为：

E1(t)=-J1(απ2)E(t)2exp(i(ω-Ω)t+ni[L1+L3Cω+L2C(ω-Ω)])+exp(i(ω+Ω)t+ni[L1+L3Cω+L2C(ω+Ω)])---(1)]]>

其中α为电光调制器驱动信号的归一化振幅，J₁是一阶贝塞尔函数E(t)为光源的电场强度，ω为激光角频率，Ω为电光调制器驱动信号的角频率，n为单模光纤的折射率，C为真空中的光速，L₃为待测段单模光纤的长度，L₁为过渡段单模光纤的长度，L₂为连接段单模光纤的长度；

另一路激光首先进入长度已知的连接段单模光纤，通过电光调制器产生变频，变频后的激光顺序经过待测段单模光纤和已知长度的过渡段单模光纤后，回到3-dB光纤耦合器，回到四端口3-dB光纤耦合器时激光的电场强度E₂(t)为：

E2(t)=J1(απ2)E(t)2exp(i(ω-Ω)t+ni[L2Cω+L1+L3C(ω-Ω)])+exp(i(ω+Ω)t+ni[L2Cω+L1+L3C(ω+Ω)])---(2)]]>

回到四端口3-dB光纤耦合器的两路激光在四端口3-dB光纤耦合器中发生干涉，透射光的强度I_T为：

IT=J12(απ2)|E(t)|244+2cos[2(Ωt+nΩCL2)]+2cos[2(Ωt+nΩC(L1+L3))]+4cos[(2Ωt+nΩC(L1+L2+L3))]+4cos[nΩC(L1+L3-L2)]---(3)]]>

c.光电二极管探测透射光的强度，同时光强信号转化为电信号，光电二极管的截至频率为f_b，f_b＜＜Ω，由光电二极管接收到的光强I_T：

IT=J12(απ2)|E(t)|24{4+4cos[nΩC(L1+2L3+L2)}---(4)]]>

电光调制器的驱动频率Ω按照2πwt作线性变化，通过线性扫描，透射光强按cos(ft)变化

ft=2πnL1+L3-L2Cwt---(5)]]>

其中f为光强变化的频率；

数据采集卡采集电信号，进行快速傅立叶变换，在频谱上得到式(5)对应的峰，通过测量峰值的频率f得到待测段单模光纤的长度L₃。

L3=Cf2πnω-L1+L2---(6)]]>

2、如权利要求1所述测量方法所使用的设备，其特征在于：半导体激光器通过光纤隔离器与四端口3-dB光纤耦合器的输入端口光连接，四端口3-dB光纤耦合器的输出端口与光电二极管的输入端光连接，光电二极管的输出端与数据采集卡的输入端电连接，数据采集卡的输出端与快速傅立叶变换分析仪电连接；四端口3-dB光纤耦合器的另外两个端口分别与过渡段单模光纤的一端和连接段单模光纤的一端连接，过渡段单模光纤的长度为L₁，连接段单模光纤的长度为L₂，L₁＞＞L₂；过渡段单模光纤的另一端和连接段单模光纤的另一端分别与待测段单模光纤的两端连接；电光调制器插入连接段单模光纤中，电光调制器的电驱动信号口与正弦信号发生器电连接。