[發(fā)明專利]一種稀土摻雜光纖折射率的測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710613050.0
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107402118B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 盧平
• 申請（專利權）人: 上海太洋科技有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 趙朋曉

1.一種稀土摻雜光纖的折射率測量系統(tǒng)，其特征在于：包括窄線寬DFB激光器(101)、保偏光纖耦合器(102)、光電探測器一(103)、強度型光調制器(104)、調制器驅動器(105)、單模光纖耦合器(106)、光電探測器二(107)、待測稀土摻雜光纖(108)、光電探測器三(109)、信號源(201)、功分器(202)、IQ混頻器(203)、低通濾波器(204)、數(shù)據(jù)采集和信號處理及顯示模塊(205)，所述窄線寬DFB激光器(101)、保偏光纖耦合器(102)、光電探測器一(103)、強度型光調制器(104)、調制器驅動器(105)、單模光纖耦合器(106)、光電探測器二(107)、待測稀土摻雜光纖(108)、光電探測器三(109)構成一條光載射頻傳輸鏈路，所述窄線寬DFB激光器(101)輸出的偏振光經過保偏光纖耦合器(102)，保偏光纖耦合器(102)大功率輸出的端口的輸出光經過強度型光調制器(104)后進入單模光纖耦合器(106)中，單模光纖耦合器(106)大功率輸出端口的輸出光經過待測稀土摻雜光纖(108)后入射到光電探測器三(109)上，所述保偏光纖耦合器(102)和單模光纖耦合器(106)小信號輸出端口輸出的光信號分別進入光電探測器一(103)和光電探測器二(107)中，這兩個光電探測器將光信號轉變成電信號并通過調制器驅動器(105)來使得強度型光調制器(104)的工作點始終處于線性調制范圍內；所述信號源(201)輸出的射頻信號經功分器(202)后分為兩路射頻信號，一路射頻信號加載到強度型光調制器(104)上，將該射頻信號調制到光波上而輸出一光載射頻信號；該光載射頻信號經過待測光纖(108)后入射到光電探測器三(109)上；光電探測器三(109)將光信號轉換成射頻信號并進入混頻器(203)的射頻輸入端，功分器(202)的另一路射頻信號進入混頻器(203)的本振輸入端，混頻器(203)的輸出為一直流電壓信號，該直流電壓信號經過低通濾波器(204)濾波后進入數(shù)據(jù)采集和信號處理及顯示模塊(205)進行數(shù)據(jù)采集、處理并將待測光纖的折射率通過顯控系統(tǒng)顯示；

假設信號源輸出信號的頻率為f，該信號經功分器(202)后得到兩個相同的微波信號，其中一路作為本振信號直接進入IQ混頻器(203)的本振輸入端，該信號可表示為：

V_o為信號幅值，為信號的初相位；功分器輸出的另一路信號經過強度型光調制器(104)后得到光載射頻信號，當一長度為L，折射率為n的待測稀土摻雜光纖(108)接入到測試系統(tǒng)的光纖鏈路中，將引起該光載射頻信號相位的變化，相位的變化量為：

式中c為光速，由此導致光電探測器三(109)輸出的射頻信號可表示為：

該射頻信號進入IQ混頻器后，混頻器將該信號分為兩路，一路信號作為I路輸入射頻信號與本振信號進行混頻，另一路信號經過90度相移后作為Q路輸入射頻信號也與本振信號進行混頻，則I路輸出信號可表示為：

Q路輸出信號可表示為：

將混頻器輸出的兩路直流信號相除可得：

由此，可得待測稀土摻雜光纖的折射率為：

由于測試系統(tǒng)中的光纖器件都是普通單模光纖，并且含有射頻電纜，因此測量時需要將這些器件引入的相位值扣除；因此，測量時，首先不將待測稀土摻雜光纖接入到系統(tǒng)中，根據(jù)混頻器得到測試系統(tǒng)的固有相位值為將待測光纖（ 108） 接入到測試系統(tǒng)中后，再次通過測試系統(tǒng)測量射頻信號的相位值則由待測稀土摻雜光纖引起的相位變化量為即， 由此，可得待測稀土摻雜光纖的折射率為：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種稀土摻雜光纖折射率測量系統(tǒng)，其特征在于所述保偏光纖耦合器(102)的耦合比為1:99。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種稀土摻雜光纖折射率測量系統(tǒng)，其特征在于所述單模光纖耦合器(106)的耦合比為1:99。