一种光纤折射率的测量系统及方法与流程

1.本发明涉及光纤折射率测量技术领域，尤其涉及一种光纤折射率测量系统及方法。


背景技术：

2.由于光通信的广泛应用，在光纤的生产制造以及应用中，对光纤折射率的精确测量显得尤为必要。现有的测量光纤折射率的方法有近场扫描法、荧光法、端面反射法、图像翻转显微镜法等，上述方法主要是结合几何光学的方法进行折射率的测量，测量系统及后期的信号处理较为复杂。
3.例如公开号为cn209559755u的实用新型专利公开的一种测量光纤折射率分布装置，通过分束镜将光束分开通过待测光纤，在进行合束得到干涉条纹，进而测量光纤折射率，该方法的两路光束除了光纤外还存在经过多次反射的光程差，因此计算结果并不准确，存在一定误差，而且从干涉条纹计算光纤折射率的过程同样较为复杂。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够方便快速的对光纤折射率进行测量的系统及其测量方法。
5.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种光纤折射率的测量系统，包括矢量网络分析仪和依次连接的激光器、光电调制器、探测器；所述矢量网络分析仪的输入端与探测器的输出端通信连接，矢量网络分析仪的输出端与光电调制器的输入端连接；待测光纤的两端分别与光电调制器和探测器连接，光电调制器和探测器之间还设置有一个光纤熔接机，所述待测光纤中间部分被截掉一段后通过光纤熔接机连接，处于光纤熔接机内的待测光纤为裸纤，所述矢量网络分析仪向光电调制器提供扫频信号，矢量网络分析仪能够识别探测器输出的射频信号的相位。
6.本发明通过矢量网络分析仪对光电调制器提供包括不同频率信号的扫频信号，经过光电调制器调制成光信号通过待测光纤传输，之后经过探测器解调回到矢量网络分析仪内分析不同频率信号的相位情况；并进一步改变待测光纤的长度再进行测量，由此实现了对待测光纤折射率的高精度计算，使用方便。
7.优选的，所述激光器为窄线宽dbf激光器，向所述光电调制器提供光载波。
8.优选的，所述光电调制器为马赫增德尔型强度调制器。
9.优选的，所述矢量网络分析仪向光电调制器提供同相位的扫频信号。
10.本发明还提供了使用所述的一种光纤折射率的测量系统的光纤折射率测量方法，包括，
11.s1：将待测光纤两端分别与光电调制器和探测器连接；
12.s2：矢量网络分析仪向光电调制器发射同相位的扫频信号，光电调制器基于激光器和矢量网络分析仪的信号将射频信号调制成光信号，并通过待测光纤传输到探测器；
13.s3：探测器将光电信号解调为射频信号发送至矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪对射频信号进行相位测试，记录至少两个频率点f1和f2的相位和
14.s4：将待测光纤切掉一段，记录切掉部分的长度δl，将切掉后的待测光纤的两个自由端通过光纤熔接机连接，处于光纤熔接机内部的待测光纤剥出裸纤；
15.s5：记录此时矢量网络分析仪对至少两个频率点f1和f2检测到的相位和
16.s6：计算待测光纤的折射率n，
17.n＝c/v
18.其中，c为真空光速，v为光在光纤中的传播速度；
[0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025]
其中，l1为待测光纤长度，l2为截断后的待测光纤长度，则l
1-l2＝δl；
[0026]
则折射率n为，
[0027][0028]
优选的，使用游标卡尺测量切掉的待测光纤的长度δl。
[0029]
本发明提供的光纤折射率的测量系统及方法的优点在于：通过矢量网络分析仪对光电调制器提供包括不同频率信号的扫频信号，经过光电调制器调制成光信号通过待测光纤传输，之后经过探测器解调回到矢量网络分析仪内分析不同频率信号的相位情况；并进一步改变待测光纤的长度再进行测量，由此实现了对待测光纤折射率的高精度计算，使用方便。
[0030]
通过测量两个频率点在待测光纤切断前后的相位进行折射率计算，避免了初始相位对整个系统的影响，即使两个频率点的初始相位不相同，也不会对计算结果带来影响，提高计算结果的准确度。
附图说明
[0031]
图1为本发明的实施例提供的光线折射率的测量系统的示意图。
具体实施方式
[0032]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]
如图1所示，本实施例提供了一种光纤折射率的测量系统，包括矢量网络分析仪6和依次连接的激光器1、光电调制器2、探测器5；所述矢量网络分析仪6的输入端与探测器5的输出端通信连接，矢量网络分析仪6的输出端与光电调制器2的输入端连接；待测光纤3的两端分别与光电调制器2和探测器5连接，光电调制器2和探测器5之间还设置有一个光纤熔接机4，所述待测光纤3中间部分被截掉一段后通过光纤熔接机4连接，处于光纤熔接机4内的待测光纤3为裸纤，所述矢量网络分析仪6向光电调制器2提供扫频信号，矢量网络分析仪6能够识别探测器5输出的射频信号的相位。
[0034]
本实施例通过矢量网络分析仪6对光电调制器2提供包括不同频率信号的扫频信号，经过光电调制器2调制成光信号通过待测光纤3传输，之后经过探测器5解调回到矢量网络分析仪6内分析不同频率信号的相位情况；并进一步改变待测光纤的长度再进行测量，由此实现了对待测光纤3折射率的高精度计算，使用方便。
[0035]
具体的，所述激光器1选择窄线宽dbf激光器，项所述光电调制器提供光载波，所述光电调制器2为马赫增德尔型强度调制器。矢量网络分析仪6向光电调制器2提供同相位的扫频信号，从而使各频率的信号具有相同的初始相位，只需要关注输出信号的相位差即可。
[0036]
本实施例还提供了光纤折射率的测量方法，包括以下步骤，
[0037]
s1：将待测光纤3两端分别与光电调制器2和探测器5连接；
[0038]
s2：矢量网络分析仪6向光电调制器2发射同相位的扫频信号，光电调制器2基于激光器1和矢量网络分析仪6的信号将射频信号调制成光信号，并通过待测光纤3传输到探测器5；
[0039]
s3：探测器5将光电信号解调为射频信号发送至矢量网络分析仪6，所述矢量网络分析仪6对射频信号进行相位测试，记录至少两个频率点f1和f2的相位和在选取多个频率点的情况下，可在计算中随机选择两个频率点进行计算，也可以通过多组频率点的组合进行多次计算，提高折射率计算结果的准确度；
[0040]
s4：将待测光纤3切掉一段，记录切掉部分的长度δl，将切掉后的待测光纤3的两个自由端通过光纤熔接机4连接，处于光纤熔接机4内部的待测光纤3剥出裸纤；通过所述光线熔接机4连接被截断后的待测光纤3，对待测光纤3的两个断口进行对准，不进行熔接，不需要使用光接头进行连接，避免了光接头带来的误差；
[0041]
s5：记录此时矢量网络分析仪对至少两个频率点f1和f2检测到的相位和
[0042]
s6：计算待测光纤的折射率n，
[0043]
n＝c/v
[0044]
其中，c为真空光速，v为光在光纤中的传播速度；
[0045]
[0046][0047][0048][0049][0050][0051]
其中，l1为待测光纤长度，l2为截断后的待测光纤长度，则l
1-l2＝δl；
[0052]
则折射率n为，
[0053][0054]
本实施例通过测量两个频率点在待测光纤3切断前后的相位进行折射率计算，避免了初始相位对整个系统的影响，即使两个频率点的初始相位不相同，也不会对计算结果带来影响，提高计算结果的准确度，信号之间的相位差与待测光纤3内的光速、光纤的长度和两个信号的频率值间隔有关，从而通过截断部分长度的待测光纤，进行两次相位差的分析实现对光纤折射率的测量。
[0055]
本实施例中使用游标卡尺测量切掉的待测光纤长度δl，游标卡尺能够将测量误差控制在0.02mm之内，矢量网络分析仪相位测量的精度在
±
0.1
°
之间，从而将折射率的测量精度控制在0.001之内，满足高精度的要求。
[0056]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。