本發(fā)明涉及激光器，具體地，涉及光纖激光器光纖長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、光纖激光器由于其具有高效率、體積小、光束質(zhì)量好、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，近年來(lái)得到了快速發(fā)展。在光纖激光器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，精確測(cè)量光纖的長(zhǎng)度是至關(guān)重要的一步。然而，現(xiàn)有的光纖激光器光纖長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)仍然存在信噪比差、測(cè)量精度低、穩(wěn)定性差等諸多問(wèn)題。

2、目前，常用的光纖長(zhǎng)度測(cè)量方法包括光時(shí)域反射儀技術(shù)(otdr)、光頻域反射儀技術(shù)(ofdr)和光低相干反射儀技術(shù)(olcr)。

3、otdr技術(shù)基于光纖中后向瑞利散射的干涉效應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離光纖長(zhǎng)度測(cè)量，但其空間分辨率和脈沖寬度相互制約。otdr系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射短脈沖激光信號(hào)進(jìn)入光纖，并檢測(cè)由光纖中不同位置的散射中心反射回來(lái)的光信號(hào)。通過(guò)分析反射信號(hào)的時(shí)間延遲，可以測(cè)量光纖的長(zhǎng)度及其中的斷點(diǎn)或損耗點(diǎn)。otdr技術(shù)具有較長(zhǎng)的測(cè)量距離（可達(dá)公里級(jí)），但其空間分辨率受限于脈沖寬度和時(shí)間采樣的能力，通常只能提供米量級(jí)的精度。因此，otdr技術(shù)在測(cè)量長(zhǎng)距離光纖時(shí)效果較好，但在要求高精度的短光纖測(cè)量中存在局限。

4、相比之下，ofdr和olcr技術(shù)在測(cè)量單模光纖時(shí)精度較高。ofdr技術(shù)基于頻域干涉原理，利用頻率掃描的線性掃頻激光器發(fā)射連續(xù)的光信號(hào)，通過(guò)光纖傳播后與光纖內(nèi)部的雜質(zhì)、微小不規(guī)則性發(fā)生瑞利散射。散射回來(lái)的光與參考光信號(hào)產(chǎn)生干涉，通過(guò)分析干涉信號(hào)的頻域特性，能夠精確地確定散射信號(hào)的時(shí)間延遲。通過(guò)頻域的掃頻信號(hào)，ofdr技術(shù)能夠提供比otdr更高的分辨率，通?？梢赃_(dá)到毫米級(jí)甚至微米級(jí)精度。olcr技術(shù)則利用低相干光源發(fā)射寬譜的光信號(hào)。與otdr和ofdr不同，olcr通過(guò)測(cè)量反射信號(hào)的干涉圖樣來(lái)推算光纖的長(zhǎng)度。低相干光源的帶寬較寬，這使得其在進(jìn)行反射信號(hào)分析時(shí)具有較高的分辨率。

5、然而，ofdr和olcr技術(shù)在測(cè)量光纖激光器（包括多種光器件及有源光纖）中的光纖長(zhǎng)度時(shí)，由于用于輸出測(cè)量信號(hào)的線性掃頻激光器的輸出功率較低，且待測(cè)的光纖激光器中存在多種光器件和有源光纖，導(dǎo)致輸入到待測(cè)光纖激光器的信號(hào)光的系統(tǒng)損耗較大，后向瑞利散射信號(hào)的功率大幅降低，信噪比顯著下降，從而無(wú)法有效測(cè)量待測(cè)光纖激光器的光纖長(zhǎng)度，因此限制了這些技術(shù)在光纖激光器中的進(jìn)一步應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種光纖激光器光纖長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)及其方法，通過(guò)采用信號(hào)放大模塊、平衡光電探測(cè)器和/或低通濾波器，有效提高了信號(hào)強(qiáng)度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在測(cè)量光纖激光器光纖長(zhǎng)度時(shí)存在的信噪比低、精度差和穩(wěn)定性差的問(wèn)題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種光纖激光器光纖長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)包括：線性掃頻激光器、第一光纖耦合器、信號(hào)放大模塊、環(huán)形器、第二光纖耦合器、光電探測(cè)器和待測(cè)光纖激光器；其中

3、所述線性掃頻激光器用于輸出連續(xù)變化的激光至所述第一光纖耦合器；

4、所述第一光纖耦合器用于將所述線性掃頻激光器輸出的所述激光按照一定分光比分為兩路，其中一路作為信號(hào)光傳輸至所述信號(hào)放大模塊，另一路作為參考光傳輸至所述第二光纖耦合器；

5、所述信號(hào)放大模塊用于對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行放大，并輸出至所述環(huán)形器；

6、所述環(huán)形器用于將所述信號(hào)放大模塊輸出的放大后信號(hào)光引導(dǎo)至所述待測(cè)光纖激光器，同時(shí)將從所述待測(cè)光纖激光器輸出的后向瑞利散射信號(hào)引導(dǎo)至所述第二光纖耦合器；

7、所述待測(cè)光纖激光器用于利用所述放大后信號(hào)光生成所述后向瑞利散射信號(hào)，并輸出至所述環(huán)形器；

8、所述第二光纖耦合器用于接收來(lái)自所述環(huán)形器輸出的所述后向瑞利散射信號(hào)和來(lái)自所述第一光纖耦合器輸出的所述參考光，并讓兩者進(jìn)行耦合獲得拍頻后光信號(hào)，將所述拍頻后光信號(hào)輸出至所述光電探測(cè)器；

9、所述光電探測(cè)器用于將所述拍頻后光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以測(cè)量所述待測(cè)光纖激光器的光纖長(zhǎng)度。

10、第二方面，本發(fā)明提供了一種用于增強(qiáng)后向瑞利散射信號(hào)強(qiáng)度的光學(xué)頻域反射儀（ofdr）系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：光學(xué)頻域反射儀、第三光纖耦合器、第二信號(hào)放大模塊、第二環(huán)形器和第二待測(cè)光纖激光器；其中

11、所述光學(xué)頻域反射儀包括跳線，所述光學(xué)頻域反射儀通過(guò)所述跳線與所述第三光纖耦合器進(jìn)行連接，用于輸出信號(hào)光至所述第三光纖耦合器，并接收來(lái)自所述第三光纖耦合器的后向瑞利散射信號(hào)以測(cè)量所述第二待測(cè)光纖激光器的光纖長(zhǎng)度；

12、所述第三光纖耦合器用于將所述信號(hào)光進(jìn)行耦合并輸出至所述第二信號(hào)放大模塊，同時(shí)接收來(lái)自所述第二環(huán)形器輸出的所述后向瑞利散射信號(hào)，并對(duì)所述后向瑞利散射信號(hào)進(jìn)行耦合輸出至所述光學(xué)頻域反射儀的所述跳線；

13、所述第二信號(hào)放大模塊用于將所述信號(hào)光進(jìn)行放大，并輸出至所述第二環(huán)形器；

14、所述第二環(huán)形器用于將所述第二信號(hào)放大模塊輸出的放大后信號(hào)光引導(dǎo)至所述第二待測(cè)光纖激光器，同時(shí)將從所述第二待測(cè)光纖激光器輸出的后向瑞利散射信號(hào)引導(dǎo)至所述第三光纖耦合器；

15、所述第二待測(cè)光纖激光器用于利用所述放大后信號(hào)光生成所述后向瑞利散射信號(hào)。

16、第三方面，本發(fā)明提供了一種光纖激光器光纖長(zhǎng)度測(cè)量方法，其特征在于，提供光纖激光器光纖長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)包括：線性掃頻激光器、第一光纖耦合器、信號(hào)放大模塊、環(huán)形器、第二光纖耦合器、光電探測(cè)器和待測(cè)光纖激光器；

17、所述方法包括：

18、所述線性掃頻激光器輸出連續(xù)變化的激光至所述第一光纖耦合器；

19、所述第一光纖耦合器將所述線性掃頻激光器輸出的所述激光按照一定分光比分為兩路，其中一路作為信號(hào)光傳輸至所述信號(hào)放大模塊，另一路作為參考光傳輸至所述第二光纖耦合器；

20、所述信號(hào)放大模塊對(duì)所述信號(hào)光進(jìn)行放大，并輸出至所述環(huán)形器；

21、所述環(huán)形器將所述信號(hào)放大模塊輸出的放大后信號(hào)光引導(dǎo)至所述待測(cè)光纖激光器，同時(shí)將從所述待測(cè)光纖激光器輸出的后向瑞利散射信號(hào)引導(dǎo)至所述第二光纖耦合器；

22、所述待測(cè)光纖激光器利用所述放大后信號(hào)光生成所述后向瑞利散射信號(hào)，并輸出至所述環(huán)形器；

23、所述第二光纖耦合器接收來(lái)自所述環(huán)形器輸出的所述后向瑞利散射信號(hào)和來(lái)自所述第一光纖耦合器輸出的所述參考光，并讓兩者進(jìn)行耦合獲得拍頻后光信號(hào)，將所述拍頻后光信號(hào)輸出至所述光電探測(cè)器；

24、所述光電探測(cè)器將所述拍頻后光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以測(cè)量所述待測(cè)光纖激光器的光纖長(zhǎng)度。

25、第四方面，本發(fā)明提供了一種用于增強(qiáng)后向瑞利散射信號(hào)強(qiáng)度的光學(xué)頻域反射儀（ofdr）方法，其特征在于，提供用于增強(qiáng)后向瑞利散射信號(hào)強(qiáng)度的光學(xué)頻域反射儀（ofdr）的系統(tǒng)包括：光學(xué)頻域反射儀、第三光纖耦合器、第二信號(hào)放大模塊、第二環(huán)形器和第二待測(cè)光纖激光器，所述光學(xué)頻域反射儀包括跳線；

26、所述方法包括：

27、所述光學(xué)頻域反射儀通過(guò)所述跳線與所述第三光纖耦合器進(jìn)行連接，輸出信號(hào)光至所述第三光纖耦合器，并接收來(lái)自所述第三光纖耦合器的后向瑞利散射信號(hào)以測(cè)量所述第二待測(cè)光纖激光器的光纖長(zhǎng)度；

28、所述第三光纖耦合器將所述信號(hào)光進(jìn)行耦合并輸出至所述第二信號(hào)放大模塊，同時(shí)接收來(lái)自所述第二環(huán)形器輸出的所述后向瑞利散射信號(hào)，并對(duì)所述后向瑞利散射信號(hào)進(jìn)行耦合輸出至所述光學(xué)頻域反射儀的所述跳線；

29、所述第二信號(hào)放大模塊將所述信號(hào)光進(jìn)行放大，并輸出至所述第二環(huán)形器；

30、所述第二環(huán)形器將所述第二信號(hào)放大模塊輸出的放大后信號(hào)光引導(dǎo)至所述第二待測(cè)光纖激光器，同時(shí)將從所述第二待測(cè)光纖激光器輸出的后向瑞利散射信號(hào)引導(dǎo)至所述第三光纖耦合器；

31、所述第二待測(cè)光纖激光器利用所述放大后信號(hào)光生成所述后向瑞利散射信號(hào)。

32、本發(fā)明提供的光纖激光器光纖長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)及其方法：第一，通過(guò)信號(hào)放大模塊增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度，特別是采用摻鉺光纖作為增益光纖，可以有效放大信號(hào)光，確保后向瑞利散射信號(hào)的強(qiáng)度足夠大，從而提升了測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確性；第二，采用平衡光電探測(cè)器和帶通濾波器、低通濾波器的組合，能夠有效濾除電信號(hào)中的直流分量及噪聲，提高測(cè)量信號(hào)的信噪比；第三，通過(guò)在測(cè)量系統(tǒng)中使用光衰減器調(diào)節(jié)參考光功率，可以確保參考光和后向瑞利散射信號(hào)的功率比例適當(dāng)，保證它們能夠產(chǎn)生清晰、準(zhǔn)確的拍頻信號(hào)，從而大大提高光纖長(zhǎng)度測(cè)量的精度和可靠性；第四，本發(fā)明中用于增強(qiáng)后向瑞利散射信號(hào)強(qiáng)度的光學(xué)頻域反射儀（ofdr）系統(tǒng)通過(guò)不改變傳統(tǒng)ofdr系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方式，在其基礎(chǔ)上增加信號(hào)增強(qiáng)機(jī)制，既可以提升信號(hào)強(qiáng)度、提高信噪比，又可以降低系統(tǒng)改造和升級(jí)的復(fù)雜性和成本，對(duì)于現(xiàn)有ofdr系統(tǒng)的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，能夠在最小的成本投入下，提升測(cè)量精度。