專利名稱：一種快速測量光纖長度裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及了一種利用電光調(diào)制器改變光波頻 率引起干涉儀結(jié)構(gòu)不對稱的效應(yīng)測量光纖長度的裝置。
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)展快速的大范圍高精度測量 光纖長度的方法和低成本設(shè)備具有十分重大的意義。
傳統(tǒng)的光纖長度測量儀器都是基于光纖反射計的，包括光學(xué)時域反射計
(0TDR)、光學(xué)頻域反射計(OFDR)、光學(xué)相干反射計(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；或者不能同時達到 高精度和大測量范圍的要求，較難用于實用。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用電光調(diào)制器光頻變換技術(shù)， 提供一種快速測量光纖長度裝置。
本實用新型的具體方案是半導(dǎo)體激光器通過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端口分別與過渡段單模光纖的一端和連接段單模光纖 的一端連接，過渡段單模光纖的長度為Z,，連接段單模光纖的長度為￡2，A >>Z2;過渡段單模光纖的另一端和連接段單模光纖的另一端分別與待測段
單模光纖的兩端連接；電光調(diào)制器插入連接段單模光纖中，電光調(diào)制器的電 驅(qū)動信號口與正弦信號發(fā)生器電連接。
本實用新型適用于一般性的光纖長度快速測量，與傳統(tǒng)的光纖長度測量 法案相比，克服了不能同時滿足大范圍高精度測量的要求；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，因此相對成本較低。由于待測光 纖連入Sagnac環(huán)中，設(shè)備抗外界溫度波動以及機械擾動性能強。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

如圖1所示，半導(dǎo)體激光器1通過光纖隔離器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的輸出端與快速傅立葉變換分析儀6電連接。四端口 3-dB 光纖耦合器3的另外兩個端口分別與過渡段單模光纖7的一端和連接段單模 光纖11的一端連接，過渡段單模光纖7的長度為丄,，連接段單模光纖11的 長度為￡2， A》^;過渡段單模光纖7的另一端和連接段單模光纖11的另 一端分別與待測段單模光纖8的兩端連接；電光調(diào)制器10插入連接段單模 光纖11中，電光調(diào)制器10的電驅(qū)動信號口與正弦信號發(fā)生器9電連接。 具體的測量方法包括以下步驟
中心波長在通訊波段的連續(xù)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光通過光纖隔離器 和四端口 3-dB光纖耦合器后，進入薩尼亞克(Sagnac)環(huán)中。激光進入Sagnac環(huán)后分為兩路，其中一路進入長度已知的過渡段單模光
纖，再經(jīng)過待測段單模光纖，然后進入長度已知的連接段單模光纖，激光通
過插入到連接段單模光纖中的電光調(diào)制器后，產(chǎn)生變頻，所述的電光調(diào)制器
由頻率受調(diào)制的正弦信號發(fā)生器驅(qū)動；變頻后的激光經(jīng)過，最后回到四端口 3-dB光纖耦合器；回到四端口 3-dB光纖耦合器時激光的電場強度《(/)為
<formula>formula see original document page 5</formula>(1)
其中《為電光調(diào)制器驅(qū)動信號的歸一化振幅，^是一階貝塞爾函數(shù)^,)為光
源的電場強度，W為激光角頻率，Q為電光調(diào)制器驅(qū)動信號的角頻率。，7為
單模光纖的折射率，C為真空中的光速，L3為待測段單模光纖的長度，丄，為
過渡段單模光纖的長度，￡2為連接段單模光纖的長度。
另一路激光首先進入長度已知的連接段單模光纖，通過電光調(diào)制器產(chǎn)生 變頻，變頻后的激光順序經(jīng)過待測段單模光纖和已知長度的過渡段單模光纖
后，回到3-dB光纖耦合器，回到四端口 3-dB光纖耦合器時激光的電場強度
<formula>formula see original document page 5</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光纖耦合器中發(fā)
生干涉，透射光的強度/為2 4
4+2 cos
+斗cos
丄
C
+2 cos
G "2 "
十斗cos
7
(W丄2)
(3)
光電二極管探測透射光的強度，同時光強信號轉(zhuǎn)化為電信號，光電二極
管的截至頻率為^， 由光電二極管接收到的光強/ :
4+4cos
7
(Zj+2丄3+丄2)
(4)
電光調(diào)制器的驅(qū)動頻率。按照2;nvd乍線性變化，通過線性掃描，透射光 強按cos(/0變化
y =2扁工'"3 c
(5)
其中/為光強變化的頻率。
數(shù)據(jù)采集卡采集電信號，進行快速傅立葉變換(FFT)，在頻譜上得到式(5) 對應(yīng)的峰，通過測量峰值的頻率/得到待測段單模光纖的長度丄3 。
權(quán)利要求1、一種快速測量光纖長度裝置，其特征在于半導(dǎo)體激光器通過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端口分別與過渡段單模光纖的一端和連接段單模光纖的一端連接，過渡段單模光纖的長度為L1，連接段單模光纖的長度為L2，L1>>L2；過渡段單模光纖的另一端和連接段單模光纖的另一端分別與待測段單模光纖的兩端連接；電光調(diào)制器插入連接段單模光纖中，電光調(diào)制器的電驅(qū)動信號口與正弦信號發(fā)生器電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種快速測量光纖長度裝置。傳統(tǒng)的光纖長度測量儀器成本較高。本實用新型中四端口3-dB光纖耦合器的輸入端口通過光纖隔離器與半導(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端口分別與過渡段單模光纖的一端和連接段單模光纖的一端連接；過渡段單模光纖的另一端和連接段單模光纖的另一端分別與待測段單模光纖的兩端連接；電光調(diào)制器插入連接段單模光纖中，電光調(diào)制器的電驅(qū)動信號口與正弦信號發(fā)生器電連接。本實用新型克服了不能同時滿足大范圍高精度測量的要求，并且相對成本較低。
文檔編號G02F1/35GK201242428SQ200820121529
公開日2009年5月20日 申請日期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, 顧波波 申請人:浙江大學(xué)