干涉式光纤长度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种干涉式光纤长度测量装置。现有的光纤长度测量系统主要是时域反射计（ＯＴＤＲ），通过光脉冲的来回反射时间反演出光纤长度，由于受计时系统的限制，当被测光纤长度较短时，系统的误差较大或不能测量。本实用新型专利技术能够克服这一技术缺陷。本实用新型专利技术是一种干涉式光纤长度测量装置，主要由激光器、全光纤干涉装置、振动器和数据处理系统组成。其中全光纤干涉装置可由三只光纤耦合器组成，激光经过耦合器分光、差频干涉后，产生稳定的干涉条纹，经探测器光电转换后，分析干涉曲线，反演出光纤长度。本实用新型专利技术光纤长度测量装置结构简捷，计算方便，测量精度高。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种干涉式光纤长度测量装置。本技术的光纤长度测量装置主要由激光器、全光纤干涉装置、振动器、数据处理几部分组成。由稳定光源发出的激光经过干涉系统传输至振动器前的反射镜，携带有振动器振动信息的光再次进入干涉系统，最后的干涉信号被光电探测器接收，最后由数据处理系统反演出被测光纤长度。本技术的工作原理是根据全光纤干涉系统的工作原理，干涉条纹数N(t)与振动速度V(t)的关系可表示为N(t)=2λ---(1)]]>上式中，λ为激光器的工作波长。如果振动源产生的振动速度为角频率为ω、振幅为A的正弦速度V(t)＝Asin(ωt)(2)将(2)式代入(1)式，利用三角函数的和差化积可得N(t)=4Aωλτcos---(3)]]>上式中利用了关系ωτ＜＜1 (4)根据(3)式，在cos＝±1时，得到最大干涉条纹数NmaxNmax=4Aωλτ---(5)]]>由上式可以看出，最大干涉条纹数与延时τ成正比，这正是我们所设计的光纤长度测量的工作原理。测量光纤产生的时间延迟为ττ=neffLC---(6)]]>C为真空中的光速，L为被测光纤长度，neff为光纤的等效折射率。如果A和ω为已知，在计算出最大干涉条纹数的前提下，利用(5)(6)式，可得到光纤的长度L=Cλ4neffωANmax---(7)]]>如果保持振动源不变，在已知光纤长度L0和未知待测光纤L下分别测得最大干涉条纹数Nmax0和Nmax，利用(7)式，可得L=NmaxNmax0L0---(8)]]>本技术可以利用光纤耦合器、单模光纤、光纤准直器等光纤无源器件，以及稳定光源和光电探测器等有源器件，制成光纤干涉装置。该装置结构如下激光器发出的稳定经过光纤耦合器I分光后由耦合器1端进入光纤耦合器II，再经过耦合器III，待测光纤置于耦合器II、III之间；经过耦合器III的光经光纤准直器后被振动器上的反射镜反射后，重新返回耦合器III，被其分光后，在3和4端注入耦合器II，从而在1、2端形成稳定的干涉条纹，在耦合器II的(2)端和耦合器I的(15)端输出干涉信号，被探测器I、II所检测。本技术的振动器可以是喇叭或压电陶瓷等能够产生物理振动的设备。本技术的振动装置由喇叭和喇叭前粘贴的反射镜构成。本技术所采用的光纤耦合器为两端输入、两端输出的2×2型光纤耦合器。本技术的工作光源为半导体激光二极管(LD)或半导体发光二极管(LED)，工作波长为1.31微米或1.55微米。本技术装置简单，制作方便，更主要的是该装置测量精度高，无论光纤长短，测量误差与现有时域反射计相比均大大减小。图3是光纤长度为1450米时的干涉曲线和喇叭驱动电流曲线。图4是光纤长度为2165米时的干涉曲线图。利用上面所列的器件，构造了附图说明图1所示的光纤长度测量装置。测得光纤长度为1450米时的干涉信号如图3所示，喇叭的驱动电压为2.0伏，频率为100赫兹。在保持喇叭驱动电流不变的情况下，改变光纤的长度，得到的干涉信号如图4所示。利用(8)式，可计算出光纤长度为2160.5米。被测光纤的实际测量长度为2159.7米，误差仅为万分之四。权利要求1.一种干涉式光纤长度测量装置，由激光器、全光纤干涉装置、振动器、数据处理几部分组成，其特征是全光纤干涉装置将激光器(8)发出的光经耦合器I(9)由(1)进入耦合器II(10)，再进入耦合器III(12)，经过光纤准直器(13)后，被振动器(14)上的反射镜(7)反射，反射光依次经过耦合器III、耦合器II和耦合器I，在耦合器II的(2)端和耦合器I的(15)端输出干涉信号，该干涉信号经过检测器I(15)、II(16)光电转换后，得到系统的干涉信号曲线，被测光纤(11)位于光纤耦合器II和III的(3)、(5)端之间。2.根据权利要求1所述的干涉式光纤长度测量装置，其特征是振动器是喇叭。3.根据权利要求1所述的干涉式光纤长度测量装置，其特征是光纤耦合器是2×2光纤耦合器。4.根据权利要求1所述的干涉式光纤长度测量装置，其特征是所用的激光器工作波长是1.31μm或1.55μm的半导体激光二极管或半导体发光二极管激光器。专利摘要本技术是一种干涉式光纤长度测量装置。现有的光纤长度测量系统主要是时域反射计(OTDR),通过光脉冲的来回反射时间反演出光纤长度,由于受计时系统的限制,当被测光纤长度较短时,系统的误差较大或不能测量。本技术能够克服这一技术缺陷。本技术是一种干涉式光纤长度测量装置,主要由激光器、全光纤干涉装置、振动器和数据处理系统组成。其中全光纤干涉装置可由三只光纤耦合器组成,激光经过耦合器分光、差频干涉后,产生稳定的干涉条纹,经探测器光电转换后,分析干涉曲线,反演出光纤长度。本技术光纤长度测量装置结构简捷,计算方便,测量精度高。文档编号G01B9/02GK2513077SQ0125378公开日2002年9月25日 申请日期2001年9月12日 优先权日2001年9月12日专利技术者贾波 申请人:复旦大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉式光纤长度测量装置，由激光器、全光纤干涉装置、振动器、数据处理几部分组成，其特征是全光纤干涉装置将激光器（８）发出的光经耦合器Ⅰ（９）由（１）进入耦合器Ⅱ（１０），再进入耦合器Ⅲ（１２），经过光纤准直器（１３）后，被振动器（１４）上的反射镜（７）反射，反射光依次经过耦合器Ⅲ、耦合器Ⅱ和耦合器Ⅰ，在耦合器Ⅱ的（２）端和耦合器Ⅰ的（１５）端输出干涉信号，该干涉信号经过检测器Ⅰ（１５）、Ⅱ（１６）光电转换后，得到系统的干涉信号曲线，被测光纤（１１）位于光纤耦合器Ⅱ和Ⅲ的（３）、（５）端之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾波，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]