[發明專利]基于單光頻梳干涉的光纖時延測量方法及裝置

有效

• 申請號: 202011145214.X
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112129491B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王祥傳;劉熙;潘時龍;王立晗;湯曉虎
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01M11/02;H04B10/079
• 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單光頻梳干涉的光纖時延測量方法，將窄線寬激光器輸出的光載波分為兩路，其中一路光載波經由光頻梳調制器調制為光頻梳信號后，送入接有待測光纖的干涉儀，另一路光載波進行移頻處理；將移頻處理后的光載波與干涉儀輸出的光信號耦合后進行光電探測，得到攜帶時延信息的微波信號；將所述微波信號的頻譜信息提取出來，再從中提取出干涉頻譜的自由頻譜范圍，并根據干涉頻譜的自由頻譜范圍解算出待測光纖的時延。本發明還公開了一種基于單光頻梳干涉的光纖時延測量裝置。相比現有技術，本發明具有測量穩定度高，測量速度快，結構簡單，實現成本低的優點。

技術領域

本發明涉及一種光纖時延測量方法，屬于光測量技術領域。

背景技術

時延是信號產生、傳輸、控制與處理中的基礎參量，隨著光纖類電子信息系統的快速發展，對光纖鏈路中時延進行快速穩定地測量和控制成為光控相控陣、分布式雷達網絡和光纖時頻傳輸等高性能信息系統研究和應用的關鍵。

常用的光纖時延測量方法主要有脈沖法、相推法、掃頻干涉法三種。脈沖法又稱為時域法，通過直接記錄發射光脈沖信號與接收光脈沖信號的時間間隔得到待測光纖時延。脈沖法通常以光纖中脈沖的后向散射信號為接收信號，但后向散射信號較弱，系統信噪比不高，精度受限，而受色散等非線性效應限制，脈沖能量不能無限提高；同時脈沖傳輸時也會逐漸展寬，因此脈沖法精度不高，常為米量級。相推法利用傳輸時相位變化解算光纖時延，精度較高，但是在利用較高頻率的微波信號進行測量時，由于高頻鑒相器的匱乏，需要采用上、下變頻，易引入額外的噪聲，帶來誤差。另外為獲得整周模糊度實現絕對時延測量，需對微波信號進行掃頻，不僅提高了系統成本和復雜度，也限制了該方法的測量速度。掃頻干涉法又稱為頻域法，利用連續掃描的激光器和干涉結構，可獲得較高的精度，但受限于激光器的線寬和掃頻的線性度，精度在厘米量級，且價格昂貴；此外，也可以利用光譜域白光干涉法和相干光干涉條紋計數法實現基于干涉結構的光纖時延測量，光譜域白光干涉法往往采用波長掃描光源，并在光纖干涉儀的輸出端使用光電探測器來探測干涉光強，通過分析干涉光譜得到光纖時延(Xu F,Ren D,Shi X,et al.High-sensitivity Fabry–Perotinterferometric pressure sensor based on a nanothick silver diaphragm[J].Optics Letters,2012,37(2):133-135.)但是這種方法不適合某些含有窄帶濾波器的光纖系統時延的測量，且算法處理較為復雜；而干涉條紋計數法通過觀察干涉條紋間距測量測量時延，此類方法結構復雜實現難度大，常用于空間光的時延測量。