專利名稱：干涉式光纖長度測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種干涉式光纖長度測量裝置。
本實用新型的光纖長度測量裝置主要由激光器、全光纖干涉裝置、振動器、數(shù)據(jù)處理幾部分組成。由穩(wěn)定光源發(fā)出的激光經(jīng)過干涉系統(tǒng)傳輸至振動器前的反射鏡，攜帶有振動器振動信息的光再次進入干涉系統(tǒng)，最后的干涉信號被光電探測器接收，最后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)反演出被測光纖長度。
本實用新型的工作原理是根據(jù)全光纖干涉系統(tǒng)的工作原理，干涉條紋數(shù)N(t)與振動速度V(t)的關系可表示為N(t)=2λ[V(t)-V(t-τ)]---(1)]]>上式中，λ為激光器的工作波長。
如果振動源產(chǎn)生的振動速度為角頻率為ω、振幅為A的正弦速度V(t)＝Asin(ωt)(2)將(2)式代入(1)式，利用三角函數(shù)的和差化積可得N(t)=4Aωλτcos[ω(t-τ/2)]---(3)]]>上式中利用了關系ωτ＜＜1 (4)根據(jù)(3)式，在cos[ω(t-τ/2)]＝±1時，得到最大干涉條紋數(shù)NmaxNmax=4Aωλτ---(5)]]>由上式可以看出，最大干涉條紋數(shù)與延時τ成正比，這正是我們所設計的光纖長度測量的工作原理。測量光纖產(chǎn)生的時間延遲為ττ=neffLC---(6)]]>C為真空中的光速，L為被測光纖長度，neff為光纖的等效折射率。
如果A和ω為已知，在計算出最大干涉條紋數(shù)的前提下，利用(5)(6)式，可得到光纖的長度L=Cλ4neffωANmax---(7)]]>如果保持振動源不變，在已知光纖長度L0和未知待測光纖L下分別測得最大干涉條紋數(shù)Nmax0和Nmax，利用(7)式，可得L=NmaxNmax0L0---(8)]]>本實用新型可以利用光纖耦合器、單模光纖、光纖準直器等光纖無源器件，以及穩(wěn)定光源和光電探測器等有源器件，制成光纖干涉裝置。該裝置結構如下激光器發(fā)出的穩(wěn)定經(jīng)過光纖耦合器I分光后由耦合器1端進入光纖耦合器II，再經(jīng)過耦合器III，待測光纖置于耦合器II、III之間；經(jīng)過耦合器III的光經(jīng)光纖準直器后被振動器上的反射鏡反射后，重新返回耦合器III，被其分光后，在3和4端注入耦合器II，從而在1、2端形成穩(wěn)定的干涉條紋，在耦合器II的(2)端和耦合器I的(15)端輸出干涉信號，被探測器I、II所檢測。
本實用新型的振動器可以是喇叭或壓電陶瓷等能夠產(chǎn)生物理振動的設備。本實用新型的振動裝置由喇叭和喇叭前粘貼的反射鏡構成。
本實用新型所采用的光纖耦合器為兩端輸入、兩端輸出的2×2型光纖耦合器。
本實用新型的工作光源為半導體激光二極管(LD)或半導體發(fā)光二極管(LED)，工作波長為1.31微米或1.55微米。
本實用新型裝置簡單，制作方便，更主要的是該裝置測量精度高，無論光纖長短，測量誤差與現(xiàn)有時域反射計相比均大大減小。
圖3是光纖長度為1450米時的干涉曲線和喇叭驅動電流曲線。
圖4是光纖長度為2165米時的干涉曲線圖。
利用上面所列的器件，構造了

圖1所示的光纖長度測量裝置。測得光纖長度為1450米時的干涉信號如圖3所示，喇叭的驅動電壓為2.0伏，頻率為100赫茲。
在保持喇叭驅動電流不變的情況下，改變光纖的長度，得到的干涉信號如圖4所示。利用(8)式，可計算出光纖長度為2160.5米。被測光纖的實際測量長度為2159.7米，誤差僅為萬分之四。
權利要求1.一種干涉式光纖長度測量裝置，由激光器、全光纖干涉裝置、振動器、數(shù)據(jù)處理幾部分組成，其特征是全光纖干涉裝置將激光器(8)發(fā)出的光經(jīng)耦合器I(9)由(1)進入耦合器II(10)，再進入耦合器III(12)，經(jīng)過光纖準直器(13)后，被振動器(14)上的反射鏡(7)反射，反射光依次經(jīng)過耦合器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)端輸出干涉信號，該干涉信號經(jīng)過檢測器I(15)、II(16)光電轉換后，得到系統(tǒng)的干涉信號曲線，被測光纖(11)位于光纖耦合器II和III的(3)、(5)端之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的干涉式光纖長度測量裝置，其特征是振動器是喇叭。
3.根據(jù)權利要求1所述的干涉式光纖長度測量裝置，其特征是光纖耦合器是2×2光纖耦合器。
4.根據(jù)權利要求1所述的干涉式光纖長度測量裝置，其特征是所用的激光器工作波長是1.31μm或1.55μm的半導體激光二極管或半導體發(fā)光二極管激光器。
專利摘要本實用新型是一種干涉式光纖長度測量裝置。現(xiàn)有的光纖長度測量系統(tǒng)主要是時域反射計(OTDR),通過光脈沖的來回反射時間反演出光纖長度,由于受計時系統(tǒng)的限制,當被測光纖長度較短時,系統(tǒng)的誤差較大或不能測量。本實用新型能夠克服這一技術缺陷。本實用新型是一種干涉式光纖長度測量裝置,主要由激光器、全光纖干涉裝置、振動器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。其中全光纖干涉裝置可由三只光纖耦合器組成,激光經(jīng)過耦合器分光、差頻干涉后,產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉條紋,經(jīng)探測器光電轉換后,分析干涉曲線,反演出光纖長度。本實用新型光纖長度測量裝置結構簡捷,計算方便,測量精度高。
文檔編號G01B9/02GK2513077SQ0125378
公開日2002年9月25日 申請日期2001年9月12日 優(yōu)先權日2001年9月12日
發(fā)明者賈波 申請人:復旦大學