[发明专利]一种基于色散光纤色散系数的测量系统的测量方法

权利要求书

1.一种基于色散光纤色散系数测量系统的测量方法，包括信号源、直调激光器、功分器、待测色散光纤、高速光电探测器、IQ混频器、低通滤波器、信号放大电路、数据采集电路、信号处理及显示模块，所述信号源输出的高频微波信号经过功分器后分为两路微波信号，所述功分器的一路微波信号进入直调激光器中，该激光器将微波信号加载到光域上而得到一光载微波信号，该光载微波信号通过待测色散光纤后入射到高速光电探测器上，该高速光电探测器将光信号变为微波信号，该微波信号进入IQ混频器的射频输入端；所述功分器的另一路微波信号进入IQ混频器的本振输入端，IQ混频器I分量和Q分量的直流信号经过一低通滤波器后依次通过信号放大电路、数据采集电路和信号处理及显示模块后，通过数据采集电路采集到的电压数据，传送给信号处理模块，信号处理模块通过一系列的算法对电压信号进行分析和处理而得到待测色散光纤的色散系数并通过显示模块显示，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、系统上电后，将信号源打开，设置信号源的频率为f；

步骤二、不将待测光纤(104)接入到系统中，改变激光器的波长使得波长变化量为Δλ，通过测量系统测量波长变化前后微波信号源到达高速光电探测器(105)的相位变化量并通过式(1)得到该变化量为

步骤三、将一长度为L的待测色散光纤接入到直调激光器(102)和高速光电探测器(105)之间，同样改变激光器的波长使得波长变化量为Δλ，通过测量系统测量波长变化前后微波信号源到达高速光电探测器(105)的相位变化量并通过式(1)得到该变化量为则由于色散光纤导致的波长变化前后微波相位的变化量为

步骤四、将代入到式(7)便可得到待测色散光纤的色散系数，系统的显示模块将实时显示待测色散光纤的色散系数；

测量原理如下：

假设信号源输出信号的频率为f，该信号经功分器(103)后得到两个相同的微波信号，其中一路作为本振信号直接进入IQ混频器(106)的本振输入端，该信号可表示为：

V_o为信号幅值，为信号的初相位；功分器(103)输出的另一路信号经过直调激光器(102)调制后得到光载微波信号，该光载微波信号经待测色散光纤后入射到高速光电探测器(105)上；假设待测色散光纤的长度为L，色散系数为D，改变激光的波长使得波长的变化量为Δλ，则由于色散光纤的色散引起的光载微波信号相位的变化为

式中c为光速，由此导致高速光电探测器(105)输出的微波信号可表示为：

该微波信号进入IQ混频器(106)后，IQ混频器(106)将该信号分为两路，一路信号作为I路输入射频信号与本振信号进行混频，另一路信号经过90度相移后作为Q路输入射频信号也与本振信号进行混频，则I路输出信号可表示为：

Q路输出信号可表示为：

将混频器输出的两路直流信号相除可得：

由此，可得待测色散光纤的色散系数为：

由于测试系统中的光纤器件都是普通单模光纤，并且含有射频电缆，因此测量时需要将这些器件引入的相位值扣除；因此，测量时，首先不将待测色散光纤接入到系统中，根据混频器得到测试系统的固有相位值为将待测色散光纤108接入到测试系统中后，再次通过测试系统测量射频信号的相位值则由待测色散光纤引起的相位变化量为即由此，可得待测色散光纤的色散系数为：