[发明专利]一种多模光纤光程变化测量系统

说明书

本发明公开了一种多模光纤光程变化测量系统，包括激光器，激光器的载波通过调制模块分为本振光和信号光；信号光的传输路径为：调制模块输出信号光到光环形器的第一端口、光环形器的第二端口输出信号光到待测光纤、待测光纤接收并通过第二端口返回反射的信号光、反射的信号光通过光环形器的第三端口传输到自适应增益控制光放大模块进行信号光的整形；整形后的信号光与本振光通过光耦合器耦合后，进行拍频并得到拍频光信号，主路光电探测器将接收到的拍频光信号转换为主路电信号并发送至采集模块。本发明可以将由模式耦合不稳定现象造成的强度不稳定的光学信号整流成稳定的信号，实时、准确地实现多模光纤的光程变化量的测量。

技术领域

本发明属于激光测距技术领域，目的在于解决现有的多模光纤的模式耦合现象，测量多模光纤的光程变化量，涉及一种多模光纤光程变化测量系统。

背景技术

光纤作为光传导工具，在日常生活中有着非常广泛的应用，确保光纤传输信号质量的稳定，对于不管是科学研究还是光纤在生活各方面的运用都有着非常重要的意义。光纤会受到外界环境因素改变(如温度、应力等)的干扰，导致光纤长度会随之不断地发生改变，这就造成了传输激光时延过程的不确定性，因此光纤长度及其变化的实时测量是非常关键的一步，可以通过测量光纤长度的实时变化情况，以便实现对环境干扰的实时补偿，从而达到提高传输激光信号质量的目的，更好将光纤用于生活之中。在普通单模光纤的长度测量中，由于其激光功率稳定，可以获得强度较为稳定的信号，从而可实现对光纤长度的实时精准测量；但是对于多模光纤，由于受到外界环境的干扰会导致模式耦合现象的发生，造成信号强度波动，对于采集信号带来极大的挑战。

对于激光测距，截止到目前为止，国内外可以用于激光测距的仪器和方法有很多种，其中最常见的有：脉冲飞行时间法测距，这种方法的探测距离可以达到km量级，这一种在军事、工业和航空等领域较为常用的测距方法，其中就包含了调幅连续波激光测距，因为是对回波相位的探测，也称为相位测距，还有三角测量法，共焦法等基于几何的方案，这些方案仅仅可用于空间光测距。可以采用一种新型的方案对于光纤长度变化量的测量精度比较高并且速度快，动态范围大。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种多模光纤光程变化测量系统，解决了上述问题的不足。

本发明采用的技术方案如下：

一种多模光纤光程变化测量系统，包括激光器，激光器的载波通过调制模块分为本振光和信号光；

信号光的传输路径为：调制模块输出信号光到光环形器的第一端口、光环形器的第二端口输出信号光到待测光纤、待测光纤接收并通过第二端口返回反射的信号光、反射的信号光通过光环形器的第三端口传输到自适应增益控制光放大模块进行信号光的整形；

整形后的信号光与本振光通过光耦合器耦合后，进行拍频并得到拍频光信号，主路光电探测器将接收到的拍频光信号转换为主路电信号并发送至采集模块，采集模块接收主路电信号并进行相位解调与输出。

进一步地，所述自适应增益控制光放大模块包括支路光电探测器、放大器和控制计算模块，控制计算模块根据预设的光信号阈值、支路光电探测器的支路电信号、计算得出放大器的增益系数，并控制放大器按增益系数进行信号光的整形。

进一步地，所述自适应增益控制光放大模块为控制型时：第三端口一部分光直接打入放大器的输入端，另一部分的光打入支路光电探测器的输入端转换成支路电信号，支路光电探测器的输出端与控制计算模块的输入段相连，控制计算模块根据输入的支路电信号计算相应的放大器的增益系数来调整信号光的大小，基于此调整放大器的增益效果，抑制其强度波动。

进一步地，所述自适应增益控制光放大模块为反馈型时：第三端口全部光打入放大器的输入端，支路光电探测器的输入端采集放大器输出端的信号光、并转换成支路电信号，支路光电探测器的输出端与控制计算模块的输入段相连，控制计算模块根据输入的支路电信号计算相应的放大器的增益系数来调整下一时刻信号光的大小，抑制其强度波动。