[发明专利]同时测量两根光纤长度的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同时测量两根光纤长度的系统和方法。 

背景技术

在科学实验和工程实际中都需要测量光纤的长度。已有的几种测量光纤长度的典型方法有光时域反射仪（OTDR）、光频域反射仪（OFDR）和光低相干反射仪（OLCR）等。然而OTDR的测量精度低，还有不可避免的固有误差，也不能测量短光纤的长度。OFDR和OLCR设备昂贵、稳定性低。而且OLCR的可测量范围很有限，只能测量几厘米长。其他的光纤长度测量方法，如全光纤干涉仪法，测量没有死区，但测量精度低。锁模光纤激光器法分辨率高，但不能直接测量短于500米的光纤长度。基于相位调制光链路的测量系统只适用于测量中、短长度的光纤。基于半导体光放大器的光纤环形激光器法能测量接入环内的光纤长度，测量简单、快速，没有死区，但所有这些方法一次测量都只能获得一根光纤的长度。 

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种同时测量两根光纤长度的系统和方法。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种同时测量两根光纤长度的系统，包括光放大器、偏振控制器、输出耦合器、第一待测标准单模光纤，第二待测标准单模光纤，反射镜、光电探测器和数据采集与处理系统；所述包括光放大器、偏振控制器、输出耦合器和第一待测标准单模光纤用标准单模光纤跳线依次连接，构成光纤环形激光器，所述偏振控制器连接输出耦合器的I端口，所述第一待测标准单模光纤连接输出耦合器的a端口；所述输出耦合器的b端口外接第二待测标准单模光纤，所述第二待测标准单模光纤的另一端连接反射镜；所述输出耦合器的II端口连接光电探测器，所述光电探测器将光信号转成电信号后进入数据采集与处理系统。

本系统还包括一个2X2的50/50的耦合器，所述耦合器的III端口连接第一待测标准单模光纤，IV端口连接输出耦合器的a端口，由所述包括光放大器、偏振控制器、输出耦合器、第一待测标准单模光纤和耦合器构成光纤环形激光器；所述耦合器的c、d端口外接第二待测标准单模光纤，形成一个无源反射环；输出耦合器的b端口不再使用。 

所述光放大器为半导体光放大器或掺铒光纤放大器。 

一种同时测量两根光纤长度的方法，包括如下步骤： 

1）将光纤环形激光器输出的混沌波形数据计算其自相关函数，得到的自相关曲线有多个相关峰，相邻相关峰的时间间隔为t_L；

2）放大延迟时间为零处的相关峰，得到多个具有小的等间隔的相关峰，相邻相关峰的时间间隔为t_l；

3）第一待测标准单模光纤的长度l = v×t_l- l_h，第二待测标准单模光纤的长度L= v×t_L / 2；其中v为光纤中的光速，l_h为光纤环形激光器中除第一待测标准单模光纤外的其它部分的固有长度，可以事先测得。

本方法还可以包括如下步骤： 

1）将光纤环形激光器输出的混沌波形数据计算其傅立叶变换，得到的频谱有多个谐振峰，相邻谐振峰的频率间隔为Df_l；

2）放大最大的谐振峰的谱线，得到多个具有小的等间隔的谐振峰，相邻谐振峰的频率间隔为Df_L；

3）第一待测标准单模光纤的长度l = v / Df_l - l_h，第二待测标准单模光纤的长度L = v / ( 2 Df_L ) ；其中v为光纤中的光速，l_h为光纤环形激光器中除第一待测标准单模光纤外的其它部分的固有长度，可以事先测得。