[发明专利]一种光纤的测量方法以及测量装置

说明书

本发明公开了一种光纤的测量方法以及测量装置，该方法包括：步骤1：利用混频信号获取干涉仪长臂长度和短臂长度之间的第一关系式；步骤2：将待测光纤接入干涉仪中的长臂，利用混频信号获取接入待测光纤后的干涉仪的长臂长度和短臂长度之间的第二关系式；步骤3：根据第一关系式和第二关系式计算出已知待测光纤的长度L或者折射率n0时待测光纤的折射率n0或者长度L。通过本方法可以精确经算出待测光纤长度或折射率，满足光纤长度的高精度测量需求。

技术领域

本发明属于光学干涉仪测量技术领域，具体涉及一种光纤的测量方法以及测量装置。

背景技术

基于光学干涉技术的各种光学仪器具有测量精度高、灵敏度高、抗干扰能力强的优点。可以广泛运用于长度、温度、折射率、压力、磁场等物理量的测量。当前光纤长度测量技术比较成熟的方案有光时域反射仪，光频域反射仪和光相干函数法。

其中，光时域反射仪这种方法的主要原理就是发射一个窄脉宽的光脉冲，注入到光纤中，在光纤末端放一个反射镜，光脉冲经反射镜发射后回到发射端被仪器探测到，此时仪器通过计算发射脉冲和反射脉冲的时间差计算得到光纤长度。该测量方法测量范围可达到很大，但是测量精度最多在厘米级别，当前商用的光时域反射仪设备精度大多都是在米级别，故该方法不适合测量短距离光纤长度。

光频域反射法的主要原理是使用一个可调激光器作为扫频源，光源发出的光被耦合器平均分为两束，一束进入参考臂后被反射镜反射回耦合器作方参考光；另一束进入测试光纤反射回来后回到耦合器与参考光发生拍频干涉，通过测得拍频频率，再根据激光器的扫频斜率可以计算得到测试光在测试光纤中的传输时间从而得到光纤长度。该方法具有造价高，稳定性不高的特点。

光相干域反射法，它是基于光经过不同长度光纤具有时间差r，激光源产生一个扫频光信号，与光频域反射法不同的是，该扫频光信号是周期性的，且这个周期T时间可变。通过改变扫描周期T这种方式可以实现对光纤长度的测量。但该方法具有分辨率低，测量时间长的缺点。

上述三种光纤长度测量的现有技术均无法满足短距离光纤长度的高精度测量需求，对光纤的设计、生产以及测试工作都造成了极大的困难，因为需要提供一种光纤的测量装置以及测量方法，来实现短距离光纤长度的高精度测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤测量方法以及测量装置，实现短距离光纤长度的高精度测量。

本发明提供一种光纤测量方法，包括如下步骤：

步骤1：利用混频信号获取干涉仪长臂长度和短臂长度之间的第一关系式；

所述第一关系式表示干涉仪接入待测光纤前，干涉仪长臂长度、短臂长度与射频信号中相差一个周期的两个频率之差的关系；

步骤2：将待测光纤接入干涉仪中的长臂，利用混频信号获取接入待测光纤后的干涉仪的长臂长度和短臂长度之间的第二关系式；

所述第二关系式表示干涉仪长臂接入待测光纤后，干涉仪长臂长度、短臂长度与射频信号中相差一个周期的两个频率之差的关系；

步骤3：根据所述第一关系式和第二关系式计算出已知待测光纤的长度L或者折射率n0时待测光纤的折射率n0或者长度L；

其中，步骤1和步骤2中使用的混频信号分别是待测光纤接入干涉仪前、接入干涉仪后通过将频率连续变化的射频信号的一路信号输入干涉仪，再将干涉仪的输出信号与所述射频信号的另一路信号进行混频处理后得到的；

其中，步骤1和步骤2中信号传递过程为：