[发明专利]一种测量光纤长度的装置和方法

说明书

本发明公开了一种测量光纤长度的装置和方法，包括光源、偏振控制器、第一电光调制器、第二电光调制器、光环形器、待测光纤、法拉第旋转反射镜、检偏器、光电探测器、信号源、混频器、第一自动增益放大器、第二自动增益放大器、低通滤波器、测量控制单元。本发明还公开了一种光纤长度测量方法，利用信号源输出调制信号，同时对第一电光调制器和第二电光调制器对测量光进行调制，将光电探测器输出波形和调制波形进行混频滤波后测得关键参数，求得待测光纤长度。本发明结构简单，环境适应性强，可有效抑制调制器非平坦和非互易的电学特性引起的测量误差，有效提高了测量精度和灵敏度，可同时实现大动态范围高精度光纤长度测量。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，特别是一种测量光纤长度的装置和方法。

背景技术

高精度光纤长度测量系统在光纤通信系统等领域具有重要的应用价值。传统的光纤测量方法主要包括光时域反射仪(OTDR)，光频域反射仪(OFDR)等。OTDR基于后向瑞利散射和菲涅尔反射原理，测量长度可达上百公里，但只能测长光纤且精度只能达到厘米量级，OFDR对光源进行频率调制，当频率调制光遇到散射点返回时，信号拍频会随散射点距离的增加而增加，且信号能量正比于该散射点大小，测量精度可达毫米量级；测量范围可达几千米，但光源需要有良好的相干性和稳定性，因而系统造价较高，并且由于温度原因，会导致光源扫频非线性问题，影响测量结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种测量光纤长度的装置和方法，本发明的装置结构简单，不需要高相干高稳定性光源；且本发明方法可消除环境干扰，实现大动态范围高精度长程光纤长度测量。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种测量光纤长度的装置，包括光源、偏振控制器、第一电光调制器、第二电光调制器、光环形器、待测光纤、法拉第旋转反射镜、检偏器、光电探测器、信号源、混频器、第一自动增益放大器、第二自动增益放大器、低通滤波器和测量控制单元；其中，

光源，用于输出直流线偏振光至偏振控制器；

偏振控制器，用于控制直流线偏振光的偏振态，输出偏振光至第一电光调制器；

第一电光调制器，用于根据放大后的第一路频率调制信号对偏振光进行调制，输出调制光至光环形器；

光环形器，用于将调制光由其第一端口输入，并由其第二端口注入至待测光纤；

待测光纤，用于将调制光在其传播后到达法拉第旋转反射镜；

法拉第旋转反射镜，用于对调制光进行反射，反射后的光经待测光纤、光环形器输出至第二电光调制器；

第二电光调制器，用于根据放大后的第二路频率调制信号对反射光进行解调，输出解调的偏振变化光信号至检偏器；

检偏器，用于将解调的偏振变化光信号转化为强度变化的光信号；

光电探测器，用于将经检偏器后的光信号转换为电信号，该电信号输出至混频器；

信号源，用于输出中心频率线性变化的频率调制信号，该信号分成三路，第一路频率调制信号经第一自动增益放大器放大后驱动第一电光调制器，第二路频率调制信号经第二自动增益放大器放大后驱动第二电光调制器，第三路输出至混频器；

混频器，用于将光电探测器输出的电信号和信号源输出的第三路频率调制信号进行混频，混频后的信号输出至低通滤波器；

低通滤波器，用于将混频器输出的信号进行低通滤波，输出滤波后的电信号至测量控制单元；

测量控制单元，用于控制信号源输出中心频率线性变化的频率调制信号，并采集和处理滤波后的电信号，进行光纤的长度解算。