一種快速測量光纖長度裝置的製作方法

2023-12-01 08:52:56

專利名稱：一種快速測量光纖長度裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學技術領域，涉及了一種利用電光調製器改變光波頻 率引起幹涉儀結構不對稱的效應測量光纖長度的裝置。
背景技術：
在光纖光學領域，特別是光纖通訊方面，發展快速的大範圍高精度測量 光纖長度的方法和低成本設備具有十分重大的意義。
傳統的光纖長度測量儀器都是基於光纖反射計的，包括光學時域反射計
(0TDR)、光學頻域反射計(OFDR)、光學相干反射計(0CDR)，這些方法或者需 要極短的脈衝雷射光源和極高速的光電探頭，成本較高；或者不能同時達到 高精度和大測量範圍的要求，較難用於實用。 發明內容
本實用新型就是針對現有技術的不足，利用電光調製器光頻變換技術， 提供一種快速測量光纖長度裝置。
本實用新型的具體方案是半導體雷射器通過光纖隔離器與四埠 3-dB 光纖耦合器的輸入埠光連接，四埠 3-dB光纖耦合器的輸出埠與光電 二極體的輸入端光連接，光電二極體的輸出端與數據採集卡的輸入端電連 接，數據採集卡的輸出端與快速傅立葉變換分析儀電連接。四埠 3-dB光 纖耦合器的另外兩個埠分別與過渡段單模光纖的一端和連接段單模光纖 的一端連接，過渡段單模光纖的長度為Z,，連接段單模光纖的長度為￡2，A >>Z2;過渡段單模光纖的另一端和連接段單模光纖的另一端分別與待測段
單模光纖的兩端連接；電光調製器插入連接段單模光纖中，電光調製器的電 驅動信號口與正弦信號發生器電連接。
本實用新型適用於一般性的光纖長度快速測量，與傳統的光纖長度測量 法案相比，克服了不能同時滿足大範圍高精度測量的要求；並且由於不需要 窄帶寬的單模雷射光源和高速光電二極體，因此相對成本較低。由於待測光 纖連入Sagnac環中，設備抗外界溫度波動以及機械擾動性能強。

圖1為本實用新型的整體結構示意圖。
具體實施方式

如圖1所示，半導體雷射器1通過光纖隔離器2與四埠 3-dB光纖耦 合器3的輸入埠光連接，四埠 3-dB光纖耦合器3的輸出埠與光電二 極管4的輸入端光連接，光電二極體4的輸出端與數據採集卡5的輸入端電 連接，數據採集卡5的輸出端與快速傅立葉變換分析儀6電連接。四埠 3-dB 光纖耦合器3的另外兩個埠分別與過渡段單模光纖7的一端和連接段單模 光纖11的一端連接，過渡段單模光纖7的長度為丄,，連接段單模光纖11的 長度為￡2， A》^;過渡段單模光纖7的另一端和連接段單模光纖11的另 一端分別與待測段單模光纖8的兩端連接；電光調製器10插入連接段單模 光纖11中，電光調製器10的電驅動信號口與正弦信號發生器9電連接。 具體的測量方法包括以下步驟
中心波長在通訊波段的連續半導體雷射器發出的雷射通過光纖隔離器 和四埠 3-dB光纖耦合器後，進入薩尼亞克(Sagnac)環中。雷射進入Sagnac環後分為兩路，其中一路進入長度已知的過渡段單模光
纖，再經過待測段單模光纖，然後進入長度已知的連接段單模光纖，雷射通
過插入到連接段單模光纖中的電光調製器後，產生變頻，所述的電光調製器
由頻率受調製的正弦信號發生器驅動；變頻後的雷射經過，最後回到四埠 3-dB光纖耦合器；回到四埠 3-dB光纖耦合器時雷射的電場強度《(/)為
formula see original document page 5(1)
其中《為電光調製器驅動信號的歸一化振幅，^是一階貝塞爾函數^,)為光
源的電場強度，W為雷射角頻率，Q為電光調製器驅動信號的角頻率。，7為
單模光纖的折射率，C為真空中的光速，L3為待測段單模光纖的長度，丄，為
過渡段單模光纖的長度，￡2為連接段單模光纖的長度。
另一路雷射首先進入長度已知的連接段單模光纖，通過電光調製器產生 變頻，變頻後的雷射順序經過待測段單模光纖和已知長度的過渡段單模光纖
後，回到3-dB光纖耦合器，回到四埠 3-dB光纖耦合器時雷射的電場強度
formula see original document page 5(2)
回到四埠 3-dB光纖耦合器的兩路雷射在四埠 3-dB光纖耦合器中發
生幹涉，透射光的強度/為2 4
4+2 cos
+鬥cos
丄
C
+2 cos
G "2 "
十鬥cos
7
(W丄2)
(3)
光電二極體探測透射光的強度，同時光強信號轉化為電信號，光電二極
管的截至頻率為^， 由光電二極體接收到的光強/ :
4+4cos
7
(Zj+2丄3+丄2)
(4)
電光調製器的驅動頻率。按照2;nvd乍線性變化，通過線性掃描，透射光 強按cos(/0變化
y =2扁工'"3 c
(5)
其中/為光強變化的頻率。
數據採集卡採集電信號，進行快速傅立葉變換(FFT)，在頻譜上得到式(5) 對應的峰，通過測量峰值的頻率/得到待測段單模光纖的長度丄3 。
權利要求1、一種快速測量光纖長度裝置，其特徵在於半導體雷射器通過光纖隔離器與四埠3-dB光纖耦合器的輸入埠光連接，四埠3-dB光纖耦合器的輸出埠與光電二極體的輸入端光連接，光電二極體的輸出端與數據採集卡的輸入端電連接，數據採集卡的輸出端與快速傅立葉變換分析儀電連接；四埠3-dB光纖耦合器的另外兩個埠分別與過渡段單模光纖的一端和連接段單模光纖的一端連接，過渡段單模光纖的長度為L1，連接段單模光纖的長度為L2，L1>>L2；過渡段單模光纖的另一端和連接段單模光纖的另一端分別與待測段單模光纖的兩端連接；電光調製器插入連接段單模光纖中，電光調製器的電驅動信號口與正弦信號發生器電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種快速測量光纖長度裝置。傳統的光纖長度測量儀器成本較高。本實用新型中四埠3-dB光纖耦合器的輸入埠通過光纖隔離器與半導體雷射器連接，輸出埠與光電二極體、數據採集卡、快速傅立葉變換分析儀順序連接；四埠3-dB光纖耦合器的另外兩個埠分別與過渡段單模光纖的一端和連接段單模光纖的一端連接；過渡段單模光纖的另一端和連接段單模光纖的另一端分別與待測段單模光纖的兩端連接；電光調製器插入連接段單模光纖中，電光調製器的電驅動信號口與正弦信號發生器電連接。本實用新型克服了不能同時滿足大範圍高精度測量的要求，並且相對成本較低。
文檔編號G02F1/35GK201242428SQ200820121529
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月15日 優先權日2008年7月15日
發明者何賽靈, 斌 周, 顧波波 申請人:浙江大學