[发明专利]基于OTDR的光子晶体光纤环熔点反射强度确定方法

说明书

本发明基于OTDR的光子晶体光纤环熔点反射强度确定方法，在光子晶体光纤两侧熔接保偏光纤并使用OTDR从一侧保偏光纤处对熔点的背向反射进行测量，既可模拟光子晶体光纤环中熔点背向反射，又可抑制陀螺信号光对测量的干扰，实现背向反射的独立测量。针对OTDR测量精度低的问题，通过将另一侧保偏光纤未熔接端面切割得到垂直于光传输方向的光纤解理面，使其成为背向反射强度可精确计算的菲涅尔反射面。从OTDR测量曲线中得到光纤熔点和菲涅尔反射面的背向反射光强相对比例，并根据计算得到的菲涅尔反射面绝对反射强度，即可精确得到熔点背向反射强度。本方法解决了光子晶体光纤环内熔点背向反射强度不可测的问题，且测量精度较高。

技术领域

本发明涉及一种基于OTDR的光子晶体光纤陀螺光纤环熔点背向反射确定方法，能够实现光子晶体光纤陀螺内光子晶体光纤与波导尾纤熔点处的背向反射光强精确测量，属于光子晶体光纤陀螺技术领域。

背景技术

光纤陀螺以其全固态、高可靠、高精度等特点，目前已在空间系统中广泛应用。但空间环境中存在较强的辐射，传统光纤受辐照后性能和可靠性快速下降的问题严重制约了光纤陀螺的应用。光子晶体光纤作为一种新型材料，其抗辐射能力较普通光纤有本质提高，具备空间应用的长寿命潜力；同时，其优异的温度、磁场特性也十分有助于提高陀螺的性能指标。是解决目前光纤陀螺空间应用“瓶颈”问题的唯一可行办法。现有光子晶体光纤虽然能够满足陀螺的基本应用需求，但光子晶体光纤陀螺精度与传统光纤陀螺比起来还有一定的差距，限制光子晶体光纤陀螺精度提高的其中一个原因是光子晶体光纤与普通光纤熔点处存在较大的背向反射。

光子晶体光纤陀螺光路原理框图如图1所示，其中红色部分表示光子晶体光纤，黑色部分表示传统保偏光纤。可以看出，目前光子晶体光纤陀螺仅光纤环由光子晶体光纤绕制，而与其相连的波导尾纤仍为传统保偏光纤，两者的连接通过熔接实现，光路中存在两个光子晶体光纤和传统保偏光纤的熔点。

光子晶体光纤基于全新的传光机理，具有较多的蜂窝状空气孔，其截面如图2(a)所示，而传统保偏光纤为SiO₂实芯结构，其截面如图2(b)所示。当光子晶体光纤与传统保偏光纤熔接时，在熔点处存在空气与SiO₂的界面，由于界面两端空气和SiO₂的折射率不同，光在界面传输时会发生反射，反射光不包含转速信号，但其返回探测器时会产生额外的噪声，从而导致了光子晶体光纤陀螺信噪比降低，精度下降。由于传统光纤陀螺中熔点界面两端均为SiO₂，折射率基本相同，产生的反射光很小，不会降低陀螺精度，因此熔点处的背向反射光是导致光子晶体光纤陀螺精度低于传统陀螺的重要因素。

为了抑制熔点背向反射，首先要对其强度进行精确的测量，才能够正确评价各抑制方法的有效性。但是在光子晶体光纤陀螺中，由于信号光和背向反射光同时返回到探测器中，无法区分，因此无法对背向反射光强进行单独测量。

针对上述问题，本专利设计了一种工程中容易实现的基于光时域反射计(OTDR)的光子晶体光纤陀螺光纤环熔点背向反射强度确定方法，在光子晶体光纤两侧熔接保偏光纤并使用OTDR从一侧保偏光纤处对熔点的背向反射进行测量，通过特殊的数据处理方法实现了熔点背向反射光强的精确测量，方法简单、测量精度高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术无法对光子晶体光纤陀螺中熔点背向反射光强进行测量的不足，提出一种基于OTDR的光子晶体光纤陀螺光纤环熔点背向反射强度确定方法。

本发明的技术方案是：一种基于OTDR的光子晶体光纤环熔点反射强度确定方法，步骤如下：

步骤1：在光子晶体光纤左侧熔接波导用传统保偏光纤；

步骤2：在光子晶体光纤右侧熔接波导用传统保偏光纤；

步骤3：使用光纤切割刀对右侧传统保偏光纤的未熔接端进行切割，得到与光传播方向垂直的光纤解理面；