[發明專利]一種基于相推法的光器件時延測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201911057880.5
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110715796B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 潘時龍;李樹鵬;卿婷;傅劍斌;潘萬勝
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;蘇州六幺四信息科技有限責任公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發明公開了一種基于相推法的光器件時延測量方法，預先根據測量需求確定掃頻頻率范圍并在其中選取多個掃頻頻點；在每一個掃頻頻點，用該頻率的微波調制信號對光載波進行調制，并通過鑒相器測量出調制光信號經過待測光器件前后微波調制信號的相位變化；對所測得的一系列相位變化進行相位展開，并利用相位展開所得到的各掃頻頻點的展開相位計算出最大掃頻頻點的整周模糊度，最后根據所述最大掃頻頻點的整周模糊度計算出待測光器件的時延。本發明還公開了一種基于相推法的光器件時延測量裝置。本發明可大幅度減少掃描頻點數，從而提高測量效率并減少環境誤差對測量的影響。

技術領域

本發明涉及一種光器件時延測量方法，尤其涉及一種基于相推法的光器件時延測量方法及裝置。

背景技術

常用的光器件時延測量方法主要有脈沖法、頻率掃描干涉法和相推法三種。脈沖法通過觀測發射光脈沖與接收光脈沖的時間間隔計算出被測光器件的時延，由于光器件色散會對光脈沖進行展寬，惡化測量精度，因此脈沖法不適合對長光纖等色散量較大的光器件進行精確測量。此外，窄脈沖的頻譜范圍較寬，在測量通帶范圍較小的光器件時，無法全部通過，進而惡化測量精度(例如：超密集波分復用器、光控時延芯片等)。脈沖法存在著許多不可避免的誤差，如儀器分辨力誤差、光器件色散誤差等。因此脈沖法的測量精度只是米量級，且隨著光器件時延的增加，測量誤差也隨著增大。頻率掃描干涉法需要使用連續掃頻激光器，價格昂貴，而且受限于這種激光器的線寬跟掃頻線性度，其測量范圍較小，一般為公里(10微秒)量級，而且測量精度隨著光器件時延的增大而明顯減小。此外，頻率掃描干涉法本質上是以大帶寬換取高測量精度，所以在測量通帶范圍小的光器件時，測量精度會下降。相推法由于使用相位變化來推算光器件時延，精度較高，且可以規避大時延量惡化精度的問題。但是現有相推法在測量大時延的時候，需要精細的頻率掃描，掃描頻點數激增，測量時間大大加長，容易引入環境誤差。

傳統相推法使用光矢量分析儀測量光器件的相位響應，進而算出光器件時延響應。然而較高的時延測量精度需要極寬的掃頻范圍，對測量儀器要求較高，價格昂貴，且容易受到色散的影響。為克服這一問題，2019年李樹鵬等人(S.P.Li,X.C.Wang,T.Qing,S.F.Liu,J.B.Fu,M.Xue,S.L.Pan,Optical Fiber Transfer Delay Measurement Basedon Phase-Derived Ranging,IEEE Photonics Technology Letters,vol.31,no.16,pp.1351-1354,Aug.2019.)提出的基于相推法的高精度光纖時延測量系統，通過對窄線寬光源進行外調制，調制后的光信號通過環形器進入被測光纖，反射光經過光電轉換之后通過鑒相器得到調制信號在待測光纖中經歷的相位變化，再以固定的頻率間隔在較小的一段頻率范圍內對調制信號進行線性掃頻，得到一系列的相位變化，并由此推算出光纖時延。由于掃頻范圍小，不僅降低了對器件的要求，避免了色散的影響而且適用于測量通帶范圍小的光器件，可測光器件的種類范圍較大。但是由于掃頻的頻率間隔決定了能測量的光器件時延，所以測量大時延的時候，需要較小的頻率間隔，而頻率范圍不變，那么掃描的頻點數就會激增，所需要的測量時間隨之增長，不僅測量效率低，還會引入環境誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有相推法光器件時延測量技術的不足，提供一種基于相推法的光器件時延測量方法，可大幅度減少掃描頻點數，從而提高測量效率并減少環境誤差對測量的影響。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：