CN220729175U - 一种光纤长度传递标准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤长度传递标准装置，包括第一光纤、光纤标准循环延迟线，所述的光纤标准循环延迟线包括第二光纤、第三光纤、耦合器、若干光纤法兰；所述的第二光纤、第三光纤上分别设有连接点，所述的第二光纤、第三光纤在连接点处相互连接并形成耦合器，其中第三光纤作为耦合器的尾纤；所述第二光纤的第六光纤接头为反射端面；所述第三光纤两端设置可拆卸光纤接头。本实用新型有效地解决了传统的传递标准装置不能进行长度无损溯源的问题，同时还具有无需外接反射镜、装置损耗低、溯源操作更为简单等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及OTDR计量量值溯源技术领域，具体为一种光纤长度传递标准装置。
背景技术
光通信技术由其传输量大、传输速率快等特点，在现代社会的信息传递中发挥着至关重要的作用，而光时域反射计(OTDR，Optical Time Domain Reflectometer)作为光通信领域中一种广泛使用的仪器，在光纤和光器件的研制、生产、敷设以及维护中扮演着重要的角色。为了更方便地去保证OTDR长度测量量值的溯源性，我们选用标准光纤法制作传递标准，标准光纤法具有结构简单、成本低，并且校准状态与OTDR实际使用状态相同等优点，易于准确地开展比对和校准/测量，目前已被国内计量机构广泛采用。采用标准光纤法进行量值传递时，其核心部件是光纤循环延迟线。光纤循环延迟线通常使用商品耦合器与标准光纤形成封闭组件，因此导致这种光纤循环延迟线具有多个熔接点，并且在后期被检定时只能进行破坏性的检测、无法保证光纤长度量值前后相同，影响了光纤长度传递标准的溯源一致性，同时还会导致传递标准装置损耗大、结构复杂、制作及溯源工序繁琐等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决传统的传递标准装置不能进行长度无损溯源的问题，提供一种同时具有无需外接反射镜、装置损耗低、溯源操作更为简单等优点的一种光纤长度传递标准装置。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种光纤长度传递标准装置，包括第一光纤、光纤标准循环延迟线，所述的光纤标准循环延迟线包括第二光纤、第三光纤、耦合器、若干光纤法兰；所述的第一光纤两端分别设有第一光纤接头、第二光纤接头；所述的第二光纤两端分别设有第三光纤接头、第六光纤接头；所述的第三光纤两端分别设有第四光纤接头、第五光纤接头，所述的第四光纤接头、第五光纤接头通过光纤法兰可拆卸连接；所述的第一光纤的第二光纤接头、第二光纤的第三光纤接头通过光纤法兰可拆卸连接，所述的第二光纤、第三光纤上分别设有连接点，所述的第二光纤、第三光纤在连接点处相互连接并形成耦合器，所述的第三光纤长度在11.5km～12.5km范围内，在国家计量院保存的OTDR长度检定装置(社会公用计量标准)的测量范围内，能够兼顾测量间隔最优及损耗最小。
本方案中，为了满足OTDR检定规程中对“零点”的测量要求，将第一光纤作为传递标准装置的引导光纤；另外将第三光纤直接制成耦合器的一臂，去掉了通常方案中的多个熔接点，简化结构的同时，降低光纤损耗和干扰信号，提高测量的准确性和稳定性。具体来说，本方案光纤标准循环延迟线可划分成两段光纤，其中第二光纤与第三光纤在连接点处相互连接并形成耦合器，第二光纤一端与第一光纤可拆卸连接，第二光纤另一端设置可作为反射端面的光纤接头，代替了通常情况下光纤长度传递标准装置中光纤循环延迟线需要而外接的反射镜，进一步优化了结构，第三光纤两端设置可拆卸光纤接头，方便后期被检定及溯源，可实现传递标准被无损检测、保证量值统一；本方案中，耦合器是由第二光纤和第三光纤组成一个新的耦合器组件，与传统耦合器相比，本方案的好处在于避免了光纤熔接点，减小损耗，以及不必要的无用信号和干扰信号(小反射峰)。
作为本实用新型优选的方案，所述的第一光纤、第二光纤、第三光纤两端的第一光纤接头、第二光纤接头、第三光纤接头、第六光纤接头、第四光纤接头、第五光纤接头分别与光纤长度标准装置通过光纤法兰可拆卸连接。本方案在光纤长度传递标准装置检测或溯源检定时，可通过各光纤接头与光纤长度标准装置连接，用光纤长度标准装置分别对第一光纤、第二光纤、第三光纤进行相关检测检定，这样做的好处是可对光纤进行非破坏性的无损检测与溯源，保证量值统一。
作为本实用新型优选的方案，所述的第一光纤接头、第二光纤接头、第三光纤接头、第四光纤接头、第五光纤接头为FC/APC结构接头，所述的第六光纤接头为FC/UPC结构接头。
本方案的FC/APC结构接头、FC/UPC结构接头等光纤接头，保证了与光纤法兰连接时的方便性和稳定性，同时FC/UPC结构接头作为反射端面代替反射镜，在保证光纤循环延迟线反射系数的同时进一步简化了结构。而FC/APC结构接头的接头端面上为斜接触面，减小反射、去掉无用信号和干扰信号。
作为本实用新型优选的方案，所述的第三光纤长度在11.5km～12.5km范围内，在国家计量院保存的OTDR长度检定装置(社会公用计量标准)的测量范围内，能够兼顾测量间隔最优及损耗最小。
作为本实用新型优选的方案，所述的第二光纤接头、第三光纤接头通过光纤法兰连接，所述的第四光纤接头、第五光纤接头通过光纤法兰连接，所述的第一光纤接头通过光纤法兰和1m长光纤跳线与光时域反射计连接。根据本方案实现的光纤长度传递标准装置可用于检定光时域反射计(OTDR)，检定时使用可拆卸光纤接头、光纤法兰等与光时域反射计(OTDR)连接，方便可靠。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型通过光纤循环延迟线可拆卸的设计，有效地解决了传统的传递标准装置不能进行长度无损溯源的问题。
2、本实用新型通过利用第二光纤和长度范围在11.5km～12.5km的第三光纤制作耦合器，去掉了通常方案中的多个熔接点，因此具有装置损耗低、溯源操作更为简单等优点。同时，该第三光纤在标准测量范围内能够兼顾测量间隔最优及损耗最小。
3、本实用新型的第六光纤接头设为FC/UPC结构接头，代替了反射镜，在保证光纤循环延迟线反射系数的同时进一步简化了结构。
附图说明
图1为本实用新型光纤长度传递标准装置组件分离状态的一种结构示意图。
图2为本实用新型光纤长度传递标准装置组件连接状态的一种结构示意图。
图3为本实用新型第一光纤检定的结构示意图。
图4为本实用新型第二光纤检定的结构示意图。
图5为本实用新型第三光纤检定的结构示意图。
图6为本实用新型光纤长度传递标准装置检定光时域反射计的结构示意图。
图中：1、光纤标准循环延迟线 2、第一光纤 3、第二光纤
4、第三光纤 5、耦合器 6、光纤法兰
7、光纤长度标准装置 8、光时域反射计
21、第一光纤接头 22、第二光纤接头
31、第三光纤接头 32、第六光纤接头
41、第四光纤接头 42、第五光纤接头。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-图6，本实用新型提供一种技术方案：
一种光纤长度传递标准装置，包括光纤标准循环延迟线1、第一光纤2，所述的光纤标准循环延迟线1包括第二光纤3、第三光纤4、耦合器5、若干光纤法兰6；第一光纤2两端分别设有第一光纤接头21、第二光纤接头22；第二光纤3两端分别设有第三光纤接头31、第六光纤接头32；第三光纤4两端分别设有第四光纤接头41、第五光纤接头42，第四光纤接头41、第五光纤接头42通过光纤法兰6可拆卸连接；第一光纤2的第二光纤接头22、第二光纤3的第三光纤接头31通过光纤法兰6可拆卸连接，第二光纤3、第三光纤4上分别设有连接点，第二光纤3、第三光纤4在连接点处相互连接并形成耦合器5，其中第三光纤4作为耦合器的尾纤。
第三光纤4的长度在11.5km～12.5km范围内。
第一光纤2、第二光纤3、第三光纤4两端的第一光纤接头21、第二光纤接头22、第三光纤接头31、第六光纤接头32、第四光纤接头41、第五光纤接头42分别与光纤长度标准装置7通过光纤法兰6可拆卸连接。
第一光纤接头21、第二光纤接头22、第三光纤接头31、第四光纤接头41、第五光纤接头42为FC/APC结构接头，第六光纤接头32为FC/UPC结构接头。
第二光纤接头22、第三光纤接头31通过光纤法兰6连接，第四光纤接头41、第五光纤接头42通过光纤法兰6连接，第一光纤接头21通过光纤法兰6与光时域反射计8连接。
本实用新型具体使用过程：采用光纤长度标准装置7对本方案产品进行检定时，
如图3所示，第一光纤2两端的第一光纤接头21、第二光纤接头22分别通过光纤法兰6与光纤长度标准装置7连接并检定长度；
如图4所示，第二光纤3两端的第三光纤接头31、第六光纤接头32分别通过光纤法兰6与光纤长度标准装置7连接并检定长度；
如图5所示，第三光纤4两端的第四光纤接头41、第五光纤接头42分别通过光纤法兰6与光纤长度标准装置7连接并检定长度；
对光纤长度传递标准装置进行后期检定需要使用光纤长度标准装置7。光纤长度标准装置7是依据“调制-比相”法来标定被测光纤的光学长度，具体工作原理是将调制后的激光束分成两路，一路为测量路，经过样品光纤，产生相位延迟；另一路为参考路。两路光信号经过光电转换器后接入相位计，测量光与参考光进行相位比较得到相位差，这个相位差能反映样品光纤的长度信息。连接光纤长度标准装置，进行本底测试，先得到系统本底相位差；然后将第一光纤2、第二光纤3、第三光纤4头尾分别接入到光纤长度标准装置7中，进行多次实验，取平均值，得到相应长度L1、L2、L3，便可以完成光纤长度标定工作。本方案设计通过光纤循环延迟线可拆卸的设计，有效地解决了传统的传递标准装置不能进行长度无损溯源的问题。
采用本方案光纤长度传递标准装置对光时域反射计8(OTDR)进行检定，具体过程为：将光纤长度传递标准装置接入OTDR，OTDR按照设定参数发射光脉冲信号，随后，光纤长度传递标准装置产生一系列反射特征点，显示在OTDR的显示屏上，根据显示屏显示的反射峰测量光纤长度值；
在显示屏显示画面中，
0号峰代表OTDR输出接头的反射；
1号峰是光脉冲通过第一光纤2、第二光纤3和耦合器5，并在第二光纤3远端反射，再沿原路返回到OTDR；
2号峰一部分是光脉冲通过一次第三光纤4(环路)，经耦合器5到第二光纤3远端反射，再经耦合器5、第一光纤2回到OTDR；另一部分是光脉冲通过第一光纤2、耦合器5和第二光纤3，并从第二光纤3远端反射后，经耦合器5并通过第三光纤4(环路)一次，再经耦合器5、第一光纤2回到OTDR，这两部分光虽然走过的路径不同，但光程完全相等；
其余的依此类推，不同反射峰只是代表光脉冲通过环路的次数不同；
OTDR光脉冲经过的距离是从OTDR出口到第二光纤3再回到OTDR的总距离，因此，根据OTDR测长原理需要将这个距离除以2，并且，在一次完整的往返过程中，只通过了一次第三光纤4(环路)，因此，从1号峰起，每两个相邻的峰的间隔都是即第三光纤4(环路)的长度的一半，用数学表达式描述上述过程，即
1号峰位置：Lotdr0＝La
2号峰位置：
3号峰位置：Lotdr2＝La+Lb
……
i号峰位置：
式中：La为光纤长度传递标准装置的引导光纤段长度，也就是第一光纤2和第二光纤3长度之和；Lb为第三光纤4(环路)长度；
如显示屏显示画面所示，我们记录每个特征峰的值Lotdri，从而得到特征点之间的距离Dotdri＝Lotdri-Lotdri-1(i≥2)，已知第一光纤2和第二光纤3长度之和Dref1和第三光纤4长度Drefi(i≥2)；然后将测试数据Dref1与Drefi(i≥2)代入公式Dotdri＝SL×Drefi+ΔL0，再做最小二乘法拟合(LSA)，就能得到距离标尺系数SL。
最后，OTDR对距离的测量值按公式进行修正D为测量距离的修正值。
本实用新型通过利用第二光纤和长度范围在11.5km～12.5km的第三光纤制作耦合器，去掉了通常方案中的多个熔接点，因此具有装置损耗低、溯源操作更为简单等优点。同时，该第三光纤在标准测量范围内能够兼顾测量间隔最优及损耗最小。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种光纤长度传递标准装置，其特征在于：包括第一光纤、光纤标准循环延迟线，所述的光纤标准循环延迟线包括第二光纤、第三光纤、耦合器、若干光纤法兰；
所述的第一光纤两端分别设有第一光纤接头、第二光纤接头；
所述的第二光纤两端分别设有第三光纤接头、第六光纤接头；
所述的第三光纤两端分别设有第四光纤接头、第五光纤接头，所述的第四光纤接头、第五光纤接头通过光纤法兰可拆卸连接；
所述的第一光纤的第二光纤接头、第二光纤的第三光纤接头通过光纤法兰可拆卸连接，所述的第二光纤、第三光纤上分别设有连接点，所述的第二光纤、第三光纤在连接点处相互连接并形成耦合器，其中第三光纤作为耦合器的尾纤。
2.根据权利要求1所述的一种光纤长度传递标准装置，其特征在于：所述的第一光纤、第二光纤、第三光纤两端的第一光纤接头、第二光纤接头、第三光纤接头、第六光纤接头、第四光纤接头、第五光纤接头分别与光纤长度标准装置通过光纤法兰可拆卸连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤长度传递标准装置，其特征在于：所述的第一光纤接头、第二光纤接头、第三光纤接头、第四光纤接头、第五光纤接头为FC/APC结构接头，所述的第六光纤接头为FC/UPC结构接头，并用作反射端面。
4.根据权利要求1所述的一种光纤长度传递标准装置，其特征在于：所述的第三光纤长度在11.5km～12.5km范围内。
5.根据权利要求1所述的一种光纤长度传递标准装置，其特征在于：所述的第二光纤接头、第三光纤接头通过光纤法兰连接，所述的第四光纤接头、第五光纤接头通过光纤法兰连接，所述的第一光纤接头通过光纤法兰与光时域反射计连接。
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