[发明专利]一种稀土掺杂光纤折射率的测量系统

摘要

本发明涉及一种稀土掺杂光纤折射率的测量系统，主要解决现有测量系统测量速度慢，测量精度低，抗环境干扰性能较差的问题。本发明通过采用一种稀土掺杂光纤折射率测量系统，包括窄线宽DFB激光器、保偏光纤耦合器、光电探测器一、强度型光调制器、调制器驱动器、单模光纤耦合器、光电探测器二、待测稀土掺杂光纤、光电探测器三、信号源、功分器、IQ混频器、低通滤波器、数据采集和信号处理及显示模块的技术方案，较好地解决了该问题，可用于稀土掺杂光纤的测量。

主权项

1.一种稀土掺杂光纤的折射率测量系统，其特征在于：包括窄线宽DFB激光器(101)、保偏光纤耦合器(102)、光电探测器一(103)、强度型光调制器(104)、调制器驱动器(105)、单模光纤耦合器(106)、光电探测器二(107)、待测稀土掺杂光纤(108)、光电探测器三(109)、信号源(201)、功分器(202)、IQ混频器(203)、低通滤波器(204)、数据采集和信号处理及显示模块(205)，所述窄线宽DFB激光器(101)、保偏光纤耦合器(102)、光电探测器一(103)、强度型光调制器(104)、调制器驱动器(105)、单模光纤耦合器(106)、光电探测器二(107)、待测稀土掺杂光纤(108)、光电探测器三(109)构成一条光载射频传输链路，所述窄线宽DFB激光器(101)输出的偏振光经过保偏光纤耦合器(102)，保偏光纤耦合器(102)大功率输出的端口的输出光经过强度型光调制器(104)后进入单模光纤耦合器(106)中，单模光纤耦合器(106)大功率输出端口的输出光经过待测稀土掺杂光纤(108)后入射到光电探测器三(109)上，所述保偏光纤耦合器(102)和单模光纤耦合器(106)小信号输出端口输出的光信号分别进入光电探测器一(103)和光电探测器二(107)中，这两个光电探测器将光信号转变成电信号并通过调制器驱动器(105)来使得强度型光调制器(104)的工作点始终处于线性调制范围内；所述信号源(201)输出的射频信号经功分器(202)后分为两路射频信号，一路射频信号加载到强度型光调制器(104)上，将该射频信号调制到光波上而输出一光载射频信号；该光载射频信号经过待测光纤(108)后入射到光电探测器三(109)上；光电探测器三(109)将光信号转换成射频信号并进入混频器(203)的射频输入端，功分器(202)的另一路射频信号进入混频器(203)的本振输入端，混频器(203)的输出为一直流电压信号，该直流电压信号经过低通滤波器(204)滤波后进入数据采集和信号处理及显示模块(205)进行数据采集、处理并将待测光纤的折射率通过显控系统显示；假设信号源输出信号的频率为f，该信号经功分器(202)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(203)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；功分器输出的另一路信号经过强度型光调制器(104)后得到光载射频信号，当一长度为L，折射率为n的待测稀土掺杂光纤(108)接入到测试系统的光纤链路中，将引起该光载射频信号相位的变化，相位的变化量为：式中c为光速，由此导致光电探测器三(109)输出的射频信号可表示为：该射频信号进入IQ混频器后，混频器将该信号分为两路，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，可得待测稀土掺杂光纤的折射率为：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，首先不将待测稀土掺杂光纤接入到系统中，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稀土掺杂光纤引起的相位变化量为即， 由此，可得待测稀土掺杂光纤的折射率为：