[发明专利]高精度光纤长度测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度光纤长度测量系统。

背景技术

高精度光纤长度测量系统在光纤通信系统中具有重要的应用价值。传统的光纤测量方法主要包括光时域反射仪(OTDR)，光频域反射仪(OFDR)，光低相干反射仪(OLCR)等。

其中OTDR是基于后向瑞利散射和菲涅尔反射原理制成的，是目前最广泛的测量光纤长度的仪器。OTDR的优点是测量长度可达上百公里，缺点是精确度较差，只能达到米的量级，且不可测量短距离光纤，设备体积庞大。

OFDR和OLCR的测量精度虽然相对较高，分别可以达到毫米和几十微米量级，但是实际操作的稳定性和可靠性比较低。另外，复杂的结构与高昂的造价也一定程度上限制了他们的应用。

发明内容

本发明提供了一种高精度光纤长度测量系统，主要解决了现有测量系统结构复杂、成本高，且在对光纤长度进行测量时，精度低、稳定性差的问题。

本发明的具体技术解决方案如下：

该高精度光纤长度测量系统包括用于产生脉冲激光的脉冲发生装置，脉冲发生装置连接有光分束器，光分束器的上设置有两个输出端，光分束器第一输出端与光环形器第一端口连接，光分束器第二输出端通过第二光电探测器与示波器连接，光环形器第二端口依次和待测光纤及法拉第旋转镜连接，光环形器第三端口通过第一光电探测器与示波器连接。

上述激光光源可以选择1550nm或1310nm的连续激光光源。

上述脉冲发生装置是依次连接的激光光源、偏振控制器和电光调制器，或脉冲激光光源。

本发明的优点是：

1、该光纤长度测量系统精度取决于电光调制器调制的脉冲宽度，所用脉冲宽度越窄，脉冲上升沿越陡峭，得到的结果越精确。若取脉宽为1ns的光脉冲信号，精度可达厘米量级。

2、该光纤长度测量系统利用脉冲在待测光纤中具有传播延时来测量光纤长度。结构简单，所用光学器件价格相对低廉，使用方便，性价比高。

3、该光纤长度测量系统没有基于弱信号反射或干涉原理，对入射光要求比较低，有较好的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是高精度光纤长度测量系统的结构示意图；

图2是未接待测光纤时，示波器输出图像；

图3是接10026.4m的待测光纤时，示波器输出图像。

具体实施方式

1550nm或1310nm的DFB激光光源发出的连续光经过偏振控制器(PC)之后进入电光调制器，由电光调制器调制出具有一定脉宽的光脉冲信号；光脉冲信号被90/10的光分束器分成两束，(光分束器的分光比由待测光纤长度引起的损耗决定。若激光光源输出的激光足够强，则光分束器任意比例分光比均可。)90％的一束经过光环行器1端口至2端口进入待测光纤，由法拉第旋转镜反射回的光脉冲经过光环行器2端口至3端口进入一个光电探测器；10％的一束直接进入另一个光电探测器；由示波器探测光脉冲的时延，计算出待测光纤的长度。其中偏振控制器的作用是使进入电光调制器的激光具有良好的偏振特性；光分束器的分光比由待测光纤长度引起的损耗决定；法拉第旋转镜在该系统起到反射镜的作用，同时可以稳定反射光的偏振态。

设在未接待测光纤情况下，光分束器90％端口连接到光环行器1端口的总长度是L₁，光环行器2端口连接到法拉第旋转镜的总长度是L₂，光环行器3端口连接到电光调制器的总长度是L₃，光分束器10％端口连接到电光调制器的总长度是L₄，待测光纤的长度是L。在未接待测光纤情况下，示波器探测到两信号脉冲的时间差为Δt₁，则