[发明专利]一种测量光纤长度的装置及其方法

说明书

本发明涉及光纤长度测量技术领域，尤其是指一种测量光纤长度的装置及其方法，包括前端干涉主光路组合单元、光源、第一光电转换装置、第二光电转换装置、同步采集单元、信号处理单元以及末端调制单元，所述前端干涉主光路组合单元包括第一光分路器、第二光分路器、光衰减器、压电陶瓷信号发生器以及光路延迟线圈；所述末端调制单元包括依次连接的末端盲区消除光纤、载波信号相位调制器和反射装置。本发明通过相位载波的技术，实现去除噪声影响的目的，使用相位调制器在光路前端加载恒定脉冲作为扰动源，由此获得与之相关的两个扰动信号，通过两个扰动信号之间的时延来获得被测光纤的长度信息。

技术领域

本发明涉及光纤长度测量技术领域，尤其是指一种测量光纤长度的装置及其方法。

背景技术

随着光纤技术的迅猛发展，提高光纤长度的测量的精度已成为光纤应用领域的重要问题。例如，在光干涉仪器中，往往需要用到多条长度相等的光纤，若精度不够将导致信号的失真或减弱。又如雷达系统中用到的光控相控阵天线对延时光纤的长度误差要求到了毫米量级。

目前工程上常用的光纤长度测量方法包括：光时域反射法(OTDR)、光频域反射法(OFDR)、低相干光反射法(OLCR)等。其中，光时域反射法可以测量几十千米数量级的长度，但分辨率较低，仅为0.1km；低相干光反射法可以获得mm量级的测量精度，但测量长度有限，且光源相干条件苛刻；光频域反射法的测量精度和测量长度介于前二者之间，但对光源的相干性和稳定性要求较高。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种测量光纤长度的装置及其方法，通过相位载波的技术，实现去除噪声影响的目的，使用相位调制器在光路前端加载恒定脉冲作为扰动源，由此获得与之相关的两个扰动信号，通过两个扰动信号之间的时延(飞行时间)来获得被测光纤的长度信息。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种测量光纤长度的装置，包括前端干涉主光路组合单元、光源、第一光电转换装置、第二光电转换装置、同步采集单元、信号处理单元以及末端调制单元，所述前端干涉主光路组合单元包括第一光分路器、第二光分路器、光衰减器、压电陶瓷信号发生器以及光路延迟线圈；所述末端调制单元包括依次连接的末端盲区消除光纤、载波信号相位调制器和反射装置；所述第一光电转换装置和第二光电转换装置分别与同步采集单元连接，所述同步采集单元与所述信号处理单元连接，所述光源、第一光电转换装置和第二光电转换装置分别与第一光分路器连接，所述第一光分路器与第二光分路器连接，且其之间连接有所述光路延迟线圈；所述第二光分路器与光衰减器连接，光衰减器与压电陶瓷信号发生器连接，压电陶瓷信号发生器通过待测光纤与末端调制单元的末端盲区消除光纤连接。

其中，所述压电陶瓷信号发生器施加测试信号fm1，相位调制器施加调制频率fm2。

其中，所述第一光分路器是3×3光分路器。

其中，第二光分路器是2×2光分路器。

其中，所述载波信号相位调制器是铌酸锂调制器。

其中，所述反射装置是法拉第旋转镜。

其中，所述第一光分路器设置有端口1a、端口1b、端口1c、端口 1d和端口1e，所述第二光分路器设置有端口2a、端口2b和端口2c，所述光源与端口1a连接，所述第一光电转换装置与端口1b连接，所述第二光电转换装置与端口1c连接，所述端口1e与端口2c连接，所述端口 1d通过光路延迟线圈与端口2a连接，所述端口2b与光衰减器连接，所述光衰减器与所述压电陶瓷信号发生器连接。

本发明还提供了一种测量光纤长度的方法，其从光源输出信号，通过相位载波技术，利用前端干涉主光路组合单元产生干涉信号，经过待测光纤和末端调制单元后，经第一光电转换装置和第二光电转换装置转换为电信号，由信号处理单元解调出长度信息；