1.一种基于稀土掺杂光纤的折射率的测量系统的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:选取一段长度为1m左右的稀土掺杂光纤并对其长度进行精确测量。系统上电后;
步骤二:将信号源打开,将信号源频率设置为f(例如为20MHz),首先不将待测光纤108接入到测量系统中,通过测试系统测量射频信号从信号源到达IQ混频器203射频输入端时的相位值 该值为测试系统的固有相位值,该步骤的目的是为了得到测试系统在没有待测稀土掺杂光纤时,中信号源端到IQ混频器射频输入端之间的固有相位值,以便在后续数据处理中将该系统固有相位值消除;
步骤三:将待测光纤108接入到单模光纤耦合器106和光电探测器109之间,由于光纤长度的增加,射频信号从信号源到达光电探测器时其相位将发生变化,再次通过测试系统测量射频信号的相位值 该相位值包含了测试系统的固有相位值 因此由待测稀土掺杂光纤引起的相位变化量为步骤四:通过计算 并根据式(8)便可得待测稀土光纤的折射率。
测量的工作原理如下:
射频信号在光纤中传输,射频信号到达光电探测器(109)的相位会随着光纤长度和折射率的变化而变化。当不将待测光纤接入到光载射频传输链路中,测量射频信号到达光电探测器(109)的相位 然后将待测光纤接入到上述光载射频传输链路中,再次测量射频信号到达光电探测器(109)的相位 根据相位差和待测光纤的长度能够得到待测光纤的折射率。
假设信号源输出信号的频率为f,该信号经功分器(202)后得到两个相同的微波信号,其中一路作为本振信号直接进入IQ混频器(203)的本振输入端,该信号可表示为:Vo为信号幅值, 为信号的初相位。功分器输出的另一路信号经过强度型光调制器(104)后得到光载射频信号,当一长度为L,折射率为n的待测稀土掺杂光纤(108)接入到测试系统的光纤链路中,将引起该光载射频信号相位的变化,相位的变化量为:式中c为光速,由此导致光电探测器(109)输出的射频信号可表示为:
该射频信号进入IQ混频器后,混频器将该信号分为两路,一路信号作为I路输入射频信号与本振信号进行混频,另一路信号经过90度相移后作为Q路输入射频信号也与本振信号进行混频,则I路输出信号可表示为:Q路输出信号可表示为:
将混频器输出的两路直流信号相除可得:
由此,可得待测稀土掺杂光纤的折射率为:
由于测试系统中的光纤器件都是普通单模光纤,并且含有射频电缆,因此测量时需要将这些器件引入的相位值扣除。因此,测量时,首先不将待测稀土掺杂光纤接入到系统中,根据混频器得到测试系统的固有相位值为 将待测光纤108接入到测试系统中后,再次通过测试系统测量射频信号的相位值 则由待测稀土掺杂光纤引起的相位变化量为即 由此,可得待测稀土掺杂光纤的折射率为: