專利名稱：一種高精度大范圍測(cè)量光纖長(zhǎng)度裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于光纖通信、光纖 傳感等需要快速的高精度大范圍測(cè)量光纖長(zhǎng)度的裝置。
背景技術(shù)：
在光纖光學(xué)領(lǐng)域，特別是光纖通訊方面，發(fā)展快速的高精度大范圍測(cè) 量光纖長(zhǎng)度的方法和低成本設(shè)備具有十分重大的意義。
傳統(tǒng)的光纖長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器都是基于光纖反射計(jì)的，包括光學(xué)時(shí)域反射
計(jì)(0TDR)、光學(xué)頻域反射計(jì)(OFDR)、光學(xué)相干反射計(jì)(0CDR)，這些方法或 者需要極短的脈沖激光光源和極高速的光電探頭，成本較高；或者不能同 時(shí)達(dá)到高精度和大測(cè)量范圍的要求，較難實(shí)用。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用聲光調(diào)制器光頻變 換技術(shù)和薩尼亞克(Sagnac)結(jié)構(gòu)，提供一種新型的光纖長(zhǎng)度高精度大范 圍的測(cè)量裝置。
本實(shí)用新型的具體方案是半導(dǎo)體激光器通過(guò)光纖隔離器與四端口 3-dB光纖耦合器的輸入端口光連接，四端口 3-dB光纖耦合器的輸出端口
與光電二極管的輸入端光連接，光電二極管的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入 端電連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與快速傅立葉變換分析儀電連接。四端口 3-dB光纖耦合器的另外兩個(gè)端口通過(guò)單模光纖連接，單模光纖通過(guò)聲光調(diào) 制器分為兩段，分別為測(cè)量段單模光纖和連接段單模光纖，長(zhǎng)度分別為丄,和 ￡2， A》Z,。聲光調(diào)制器的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)口與正弦信號(hào)發(fā)生器電連接。測(cè)量 段單模光纖中插入三端口 3-dB光纖耦合器，三端口 3-dB光纖耦合器的輸 入端的兩端口分別與測(cè)量段單模光纖連接，另一個(gè)端口與待測(cè)單模光纖光 連接。
本實(shí)用新型中，聲光調(diào)制器利用多普勒效應(yīng)，可以在一定范圍內(nèi)精確 改變經(jīng)過(guò)調(diào)制器的光波的頻率，是業(yè)內(nèi)常用的一種光頻變換器件。同時(shí)， Sagnac環(huán)對(duì)外界溫度變化、機(jī)械振動(dòng)等干擾不敏感。本實(shí)用新型適用于光 纖長(zhǎng)度快速測(cè)量，與傳統(tǒng)的光纖長(zhǎng)度測(cè)量方案相比，克服了不能同時(shí)滿足 高精度大范圍測(cè)量的要求；并且由于不需要窄帶寬的單模激光光源和高速 光電二極管，因此相對(duì)成本較低。由于待測(cè)光纖連入Sagnac環(huán)中，設(shè)備抗 外界溫度波動(dòng)以及機(jī)械擾動(dòng)性能強(qiáng)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，半導(dǎo)體激光器1通過(guò)光纖隔離器2與四端口 3-dB光纖耦
合器3的輸入端口光連接，四端口 3-dB光纖耦合器3的輸出端口與光電二 極管4的輸入端光連接，光電二極管4的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡5的輸入端 電連接，數(shù)據(jù)采集卡5的輸出端與FFT分析儀6電連接。四端口 3-dB光纖 耦合器3的另外兩個(gè)端口通過(guò)單模光纖連接，單模光纖由聲光調(diào)制器8分 為兩段，分別為測(cè)量段單模光纖11和連接段單模光纖7，長(zhǎng)度分別為丄,和 丄2， A》A。聲光調(diào)制器8的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)口與正弦信號(hào)發(fā)生器9電連接。 測(cè)量段單模光纖11中插入三端口 3-dB光纖耦合器10，三端口 3-dB光纖 耦合器10的輸入端的兩端口分別與測(cè)量段單模光纖11連接，另一個(gè)端口 與待測(cè)段單模光纖12連接。
實(shí)際測(cè)量中，中心波長(zhǎng)在通訊波段的連續(xù)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光通 過(guò)光纖隔離器和四端口 3-dB光纖耦合器后，進(jìn)入薩尼亞克環(huán)中。
激光進(jìn)入薩尼亞克后分為兩路，其中一路進(jìn)入長(zhǎng)度已知的測(cè)量段單模 光纖，再通過(guò)測(cè)量段單模光纖中插入的三端口 3-dB光纖耦合器入射到待測(cè) 段單模光纖；入射光在待測(cè)段單模光纖的自由端發(fā)生端面反射，反射光通 過(guò)三端口 3-dB光纖耦合器回到測(cè)量段單模光纖，然后通過(guò)聲光調(diào)制器產(chǎn)生 變頻，所述的聲光調(diào)制器由頻率受調(diào)制的正弦信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)；變頻后的 激光經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度已知的連接段單模光纖，最后回到四端口 3-dB光纖耦合器； 回到四端口 3-dB光纖耦合器的激光的相位增加量A^為
Ai丄A v)
(1)
C C''一'
其中V為半導(dǎo)體激光器的中心頻率，W為單模光纖在光頻為V時(shí)的折射率，C
為光速，Av為聲光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)頻率，丄為待測(cè)段單模光纖的長(zhǎng)度，￡,為 測(cè)量段單模光纖的長(zhǎng)度，Z,為連接段單模光纖的長(zhǎng)度。
另一路激光首先經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度已知的連接段單模光纖，然后通過(guò)聲光調(diào)制 器產(chǎn)生變頻，變頻后的激光進(jìn)入長(zhǎng)度已知的測(cè)量段單模光纖；激光通過(guò)測(cè) 量段單模光纖中插入的三端口 3-dB光纖耦合器入射到待測(cè)段單模光纖；入 射光在待測(cè)段單模光纖的自由端發(fā)生端面反射，反射光通過(guò)三端口 3-dB光 纖耦合器回到測(cè)量段單模光纖，再回到四端口 3-dB光纖耦合器；回到四端 口 3-dB光纖耦合器時(shí)的激光的相位增加量A^為<formula>formula see original document page 4</formula>
(2)
回到四端口 3-dB光纖耦合器的兩路激光在四端口 3-dB光纖耦合器中 g生干涉，透射的激光的相位A^為
A森二2;Z72^+^^W+;r (3)聲光調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)頻率Al/按照^^作線性變化，通過(guò)線性掃描，透射的激
光光強(qiáng)按cos(/0變化
<formula>formula see original document page 5</formula> (4)
其中/為光強(qiáng)變化的頻率。
干涉后的激光由四端口 3-dB光纖耦合器輸出，通過(guò)光電二極管探測(cè)激 光的強(qiáng)度，同時(shí)光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采集，并進(jìn)行 快速傅立葉變換(FFT)，得到光強(qiáng)變化的頻率/，通過(guò)光強(qiáng)變化的頻率/得
到待測(cè)單模光纖長(zhǎng)度丄。
<formula>formula see original document page 5</formula> (5)
權(quán)利要求1、一種高精度大范圍測(cè)量光纖長(zhǎng)度裝置，其特征在于半導(dǎo)體激光器通過(guò)光纖隔離器與四端口3-dB光纖耦合器的輸入端口光連接，四端口3-dB光纖耦合器的輸出端口與光電二極管的輸入端光連接，光電二極管的輸出端與數(shù)據(jù)采集卡的輸入端電連接，數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與快速傅立葉變換分析儀電連接；四端口3-dB光纖耦合器的另外兩個(gè)端口通過(guò)單模光纖連接，單模光纖通過(guò)聲光調(diào)制器分為兩段，分別為測(cè)量段單模光纖和連接段單模光纖，長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1和L2，L1>>L2；聲光調(diào)制器的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)口與正弦信號(hào)發(fā)生器電連接；測(cè)量段單模光纖中插入三端口3-dB光纖耦合器，三端口3-dB光纖耦合器的輸入端的兩端口分別與測(cè)量段單模光纖連接，另一個(gè)端口與待測(cè)單模光纖光連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高精度大范圍測(cè)量光纖長(zhǎng)度裝置。傳統(tǒng)的光纖長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器成本較高。本實(shí)用新型中四端口3-dB光纖耦合器的輸入端口通過(guò)光纖隔離器與半導(dǎo)體激光器連接，輸出端口與光電二極管、數(shù)據(jù)采集卡、快速傅立葉變換分析儀順序連接；四端口3-dB光纖耦合器的另外兩個(gè)端口通過(guò)單模光纖連接，單模光纖通過(guò)聲光調(diào)制器分為測(cè)量段單模光纖和連接段單模光纖兩段，聲光調(diào)制器的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)口與正弦信號(hào)發(fā)生器電連接；測(cè)量段單模光纖中插入三端口3-dB光纖耦合器，三端口3-dB光纖耦合器輸入端的兩端口分別與測(cè)量段單模光纖連接，另一個(gè)端口與待測(cè)單模光纖光連接。本實(shí)用新型克服了不能同時(shí)滿足高精度大范圍測(cè)量的要求，并且相對(duì)成本較低。
文檔編號(hào)G02F2/00GK201242427SQ200820121528
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者何賽靈, 斌 周, 夏天豪, 管祖光 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)