一种用于光纤延迟线测量系统的延迟量测量方法及其实现装置

摘要

本发明公开了一种用于光纤延迟线测量系统的延迟量测量方法及其实现装置，属于光纤测量技术领域，所述的测量方法首先将宽谱光源发出的光经3dB耦合器分成两路光，第一路通过光纤，第二路通过微位移测长模块，通过两路光两次干涉情况，获得待测光纤的延迟量，实现装置中采用一个图像记录传感器，既作为图像记录传感器又作为成像屏，避免了由于记录方向问题导致的大幅度测量误差，然后将结果送入计算机进行处理。本发明采用反馈控制，利用图像记录传感器的干涉结果来控制微位移测长模块的移动状态，处理速度快，精度高，可实现自动化调节，易于实现高精度的测量。

主权项

1.一种用于光纤延迟线测量系统的延迟量测量方法，其特征在于：所述的延迟量测量方法利用低相干光学干涉条纹的特征进行零位和测量位置的标记，不仅精度高，而且同时能够实现大量程的在线测量，作为一种光纤延迟线测量系统的基准，实现从毫微秒量级到10^-18秒量级不同精度的延迟的测量；具体包括如下步骤：第一步，将宽谱光源发出的光经3dB耦合器分成两路光，其中第一路作为测量臂进入预定长度的光纤延迟线，第二路接入微位移测长模块；所述的微位移测长模块包括位移传感器、输入光纤和输出光纤，其中位移传感器由固定部件、可运动部件构成，固定部件上连接输入光纤，用于接收第二路光，可运动部件上连接输出光纤，输出光纤与输入光纤位于同一直线上，输入光纤的光被输出光纤接收并实现传播，其中的可运动部件能够相对固定部件发生位移；通过设置位移传感器，可运动部件相对于固定部件的位移信息直接输出至数据采集及处理模块进行保存和处理；可运动部件上连接驱动控制模块用于控制可运动部件的移动；第二步，驱动控制模块驱动微位移测长模块调整第二路光的光程，并使两路光产生干涉条纹，标记所述的干涉条纹的零级中心条纹，并记录此时微位移测量模块输出的第一位移数据S₁；所述的标记所述的干涉条纹的零级中心条纹，具体通过如下方式实现：两路光的干涉条纹照射在图像记录传感器上，形成低相干干涉条纹图像输出给计算机，由计算机进行零级中心条纹的提取：首先，计算机对得到的低相干干涉图像进行二值化方法处理，获得二值化图像，所述的二值化图像是含有中心条纹信息的黑白图像；然后计算机采用函数cvFindContours在二值化图像中寻找轮廓，然后将寻找到的条纹轮廓进行二维面积的大小比较，从而获得最大的轮廓S；采用二维轮廓关系式对面积最大的轮廓S进行参考点坐标的计算，从而得到低相干干涉条纹的中心条纹信息；其中的N为组成面积最大的轮廓S的总像素点数，x为所有像素点的x坐标的均值，x_i为每一个像素点的x坐标值，y为所有像素点的y坐标的均值，y_i为每一个像素点的y坐标值，其中i＝1，2，……，N；所述的图像记录传感器采用具有图像记录功能的传感器CCD或者CMOS；所述的驱动控制模块连接在微位移测长模块的可运动部件和计算机之间，计算机根据两路光的干涉条纹，发给驱动控制模块相应的控制指令；第三步，改变第一路光通过的预定长度的光纤延迟线为待测光纤延迟线，通过驱动控制模块驱动微位移测长模块调整第二路光的光程，再次使得两路光产生干涉条纹，并使得两路光产生的干涉条纹的零级中心条纹的位置与第二步中标记的干涉条纹的零级中心条纹的位置重合，并记录此时微位移测长模块输出的第二位移数据S₂；第四步，根据微位移测长模块的第一位移数据S₁和第二位移数据S₂，确定待测光纤延迟线的延迟量；根据公式：$\mathrm{\Delta t}=\frac{S_0}{c}=\frac{S_2-S_1}{c}$其中，S₀为第二路光的光程改变量，c为光速，Δt为待测光纤延迟线的延迟量。