[发明专利]基于光载微波干涉的光纤时延测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于光载微波干涉的光纤时延测量方法，将两路波长不同的光载波耦合为一路后，用微波信号对其进行强度调制；将所得调制光信号中的两路不同波长的光载微波信号分离出来，令其中一路通过待测光纤后与另一路光载微波信号耦合为一路，对耦合后的光载微波信号进行光电探测并测量出所得光电流的幅度；令所述微波信号从零开始扫频，并在每个频点重复以上过程，从而得到随所述微波信号频率变化而呈周期性变化的光电流幅度信息，最后根据所述光电流幅度信息解算出待测光纤的时延。本发明还公开了一种基于光载微波干涉的光纤时延测量装置。本发明可以低成本实现高精度、大范围的光纤时延测量。

技术领域

本发明涉及一种光纤时延测量方法及装置。

背景技术

常用的光纤时延测量方法主要有脉冲法、频率扫描干涉法和相推法三种。脉冲法通过观测发射光脉冲与接收光脉冲的时间间隔计算出被测光纤的时延，由于光纤色散会对光脉冲进行展宽，恶化测量精度，因此脉冲法不适合对长光纤进行精确测量。脉冲法存在着许多不可避免的误差，如仪器分辨力误差、光纤色散误差等。因此脉冲法的测量精度只是米量级，且随着光纤时延的增加，测量误差也随着增大。频率扫描干涉法需要使用连续扫频激光器，价格昂贵，而且受限于这种激光器的线宽跟扫频线性度，其测量范围较小，一般为10微秒(公里)量级，而且测量精度随着光纤时延的增大而明显减小。相推法由于使用相位变化来推算光纤时延，精度较高，且可以规避大时延量恶化精度的问题，但是相推法需要使用价格较高的微波鉴相器，尤其在使用较高频率的微波信号进行测量的时候，没有高频的微波鉴相器，需要上、下变频，容易带来额外的鉴相误差。

综上，现有技术存在以下缺点：(1)脉冲法的测量精度不高，只能达到10纳秒(米级)量级；(2)频率扫描干涉法难以准确测量长光纤时延，且对光源的要求很高，价格昂贵；(3)相推法需要使用价格较高的微波鉴相器，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于光载微波干涉的光纤时延测量方法，可以低成本实现高精度、大范围的光纤时延测量。

本发明的技术方案具体如下：

一种基于光载微波干涉的光纤时延测量方法，将两路波长不同的光载波耦合为一路后，用微波信号对其进行强度调制；将所得调制光信号中的两路不同波长的光载微波信号分离出来，令其中一路通过待测光纤后与另一路光载微波信号耦合为一路，对耦合后的光载微波信号进行光电探测并测量出所得光电流的幅度；令所述微波信号从零开始扫频，并在每个频点重复以上过程，从而得到随所述微波信号频率变化而呈周期性变化的光电流幅度信息，最后根据所述光电流幅度信息解算出待测光纤的时延。

优选地，具体根据下式解算出待测光纤的时延τ_D：

其中，τ₀为所述另一路光载微波信号的时延；按照所述微波信号从小到大的顺序，f_k表示光电流幅度的第k个波谷所对应的微波信号频率，k为正整数。

优选地，用波分复用器将所得调制光信号中的两路不同波长的光载微波信号分离出来。

优选地，用微波功率计测量出所得光电流的幅度。

根据相同的发明构思还可以得到以下技术方案：

一种基于光载微波干涉的光纤时延测量装置，包括：

光源模块，用于生成两路波长不同的光载波并将其耦合为一路；

微波源，用于输出从零开始扫频的微波信号；

强度调制器，用于用微波扫频源输出的微波信号对光源模块输出光信号进行强度调制；

光载微波干涉模块，用于将强度调制器所输出调制光信号中的两路不同波长的光载微波信号分离出来，并令其中一路通过待测光纤后与另一路光载微波信号耦合为一路；