[发明专利]一种微波光子延时测量校准装置

说明书

本发明提供了一种微波光子延时测量校准装置，包括延时测量系统、相位检测校准系统以及待测光路三部分；相位检测校准系统内部的信号发生器产生的一组单频信号可以选用其它多个不同的频点，每个频点之间满足一定的倍数关系，通过检测参考光链路与被测光链路之间每个频点的差分相位，并经相位量化以校准微波光子链路延时。本发明装置在原理方案上排除了相位测量中360°相位模糊问题，利用高稳定的氢钟以及光延迟模型可以实现对高精度光延时量测量装置的精确校准，更大的延时量测量可以利用更多的标准频率信号。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种微波光子延时测量校准装置。

背景技术

作为微波光子技术的一个重要应用，光纤延迟线相比传统的电延迟具有体积小、质量轻、带宽宽、损耗低、抗干扰能力强等优点，逐渐应用到雷达系统及电子对抗系统等领域，比如光纤延迟线在传统相位干涉仪中的应用，利用光纤延迟线将不同天线接收到的信号进行延迟，使系统能够分时处理各路信号，可以有效解决传统相位干涉仪设备量大、系统复杂的问题，这也是现在相位干涉仪研究领域的热点问题。

光纤在信号传输过程中具有高抗干扰能力、高传输速率以及极低的传输误码率等优点，因此光纤成为现代通信网络传输信息的最佳媒质，光纤通信也成为宽带通信系统的最佳技术选择，在信息高速公路建设中扮演着至关重要的角色。在光纤测试、光缆铺设、故障检查等各方面都会涉及到光纤延时的测量，在各类光纤实验以及工程中也经常会涉及到光纤延时的测量；可以说，准确的光纤延时的测量在几乎所有的光纤通信以及光纤传感系统中都极为重要。

传统的光纤延时测量方法有光时域反射原理(OTDR)，低同调反射原理(OLCR)和光频域反射测量原理(OFDR)等。OTDR广泛应用到光纤网络通信领域来测量光纤长度，检测光缆断点位置等，但是由于方法本身误差的影响，测试精度只能达到微秒级别。OLCR测试精度高，精度可达飞秒级别，而且结构简单，方便制成便携仪器，但是OLCR的动态范围比较小，最大的测量范围只有几厘米，同时要求干涉仪两臂反射回来的偏振状态要匹配，否则会影响OLCR测量精确度。

OFDR测量光纤延时测量的方法是采用对光源进行频率调制，则探测器上的信号拍频会随散射点距离的增加而增加，而探测器上的能量正比于该点散射大小。OFDR的测量精度比OTDR高，可以达到皮秒量级，测量范围比OLCR大，可达几千米，具有较高的实用性。但是传统的基于OFDR延时测量系统缺少校准方案，不能给出不同时间尺度下光延时测量的精度。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种微波光子延时测量校准装置，能够实现对高精度光延时量测量装置的精确校准。

一种微波光子延时测量校准装置，包括延时测量系统、相位检测校准系统以及待测光路三部分；其中：

所述延时测量系统通过向待测光路发出一路光信号以测量待测光路的光延时量，并根据测量结果动态调整待测光路中主动光学补偿器内部光路延时，以保证待测光路的光延时量在所需的控制精度范围内；

所述相位检测校准系统将一组不同频率的单频信号依次调制到光信号上，通过向待测光路发出该光信号以测量单频信号经待测光路延时后与原信号之间的相位差，通过对相位差进行量化，进而根据量化结果通过延时校准算法计算出不同时间尺度下待测光路的光延时量。

进一步地，所述待测光路包括两个波分复用器B1～B2、环形器、主动光学补偿器、法拉第旋转镜、待测光纤以及光放大器；其中，波分复用器B1将延时测量系统发出的光信号与相位检测校准系统发出的光信号合并至同一光路上并经环形器接入主动光学补偿器，主动光学补偿器的输出端通过待测光纤连接至法拉第旋转镜，合并后的光信号经法拉第旋转镜原路反射回环形器后进入光放大器进行补偿放大，进而通过波分复用器B2重新分成两路光信号分别返回至各自的系统。