[发明专利]一种保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法

权利要求书

1.一种保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、保偏光纤中心点位置预定位：截取一定长度的保偏光纤，利用分纤机将保偏光纤从两端尾纤分成左右两盘，并在大约中心点位置进行标记；

步骤二、使用飞秒激光刻制光纤光栅：在不干扰光纤陀螺使用光波段的情况下，根据步骤一所标记的中心点位置刻制光纤光栅；

步骤三、保偏光纤环绕制：将已刻制光纤光栅的保偏光纤使用光纤环绕环机根据不同绕制方式绕制成保偏光纤环，保偏光纤环的两端有尾纤留出；

步骤四、保偏光纤环两端尾纤距离光程中心等距截取：在保偏光纤绕制成环后，通过将保偏光纤环一端尾纤接至光频域反射计，测量结果显示接入端、光纤光栅、保偏光纤环另一端尾纤终点的精确位置，然后根据测试结果，计算保偏光纤环两端需要截取的距离，以保证所截取长度精度控制在mm级；

若瑞利散射信号光与参考光满足相干条件，瑞利散射信号光与参考光会在光电探测器上发生混频，对于光纤中的探测光，其电场表示为

A(x)exp[iβ(t)x] (3-1)

振幅为

A(x)＝α^1/2A₀ (3-2)

其中，

表示从光纤入射端到光纤沿线所有衰减系数的累积，对于一小段光纤dx，设其瑞利散射系数为s(x)，则此段光纤产生的瑞利散射的振幅为A(x)s(x)dx，因此在光纤入射端的总瑞利散射强度为

其中，L为光纤的总长度，对于参考光，其表达式为

E_r(0,t)＝A_rexp[-2iβ(t)x_r] (3-5)

因此，光电探测器上得到的两路光的混频信号为

其中，为直流项，并且由于E_r>>E₀，主要由E_r(0,t)决定，与β(t)无关；为交流项，令g(β)＝E₀(β)/E_r为归一化的瑞利散射信号，则可利用直接得到其实部，根据式(3-4)和(3-5)，可得

其中，

G(x)＝[s(x)α(x)]exp[2iβ₀(x-x_r)] (3-8)

从式(3-7)看出，对于光纤中某个位置x，其在最终归一化信号g(γt)中的比重为G(x)dx，且此比重以2γ|x-x_r|的频率随时间波动，如果取x_r＝0，则可将此波动频率与光纤中的位置x一一对应，即光纤中的x处对应的频率为

f(x)＝2γx＝2xk/v_g (3-9)

其中，v_g为光波在光纤中的传输速度；

以上，通过求解g(γt)的频谱，可从频谱上各频率点反推出光纤中的各个位置，并且由于G(x)dx与光纤沿线的衰减成正比，可从各个频率点的功率得到光纤沿线各位置处的衰减情况。

2.如权利要求1所述的保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法，其特征在于：步骤二中刻制光纤光栅的指标如下：

FBG反射波长远离光纤陀螺光源的波段；

FBG反射率：1‰至1％；

FBG除反射波长外，其他通过波长损耗要求：≤0.5dB；

FBG物理尺寸：≤1mm；

FBG正常工作温度：-45～80℃。

3.如权利要求1所述的保偏光纤环光程中心点的定位及检测方法，其特征在于：步骤二具体过程为：将进行标记过大约中心点位置的保偏光纤取出，通过夹具固定标记点左右两端，然后将夹具放置在旋转平台上，通过旋转平台以及显微镜，将激光聚焦点避开保偏光纤硼区而直接聚焦在光纤纤芯上，然后开始刻制光纤光栅。