一种锁频在稳频激光器上的长距离光纤相位补偿器

技术领域

本发明涉及时频信号光纤稳相传输技术，具体是一种锁频在稳频激光器上的长距离光纤相位补偿器。

背景技术

光纤相位补偿器是一种应用于光纤传输时频信号及射频相参信号的光纤稳相传输设备，其特点是将光纤传输链路作为光纤干涉仪的测量臂，通过相干检测获得传输链路的相位漂移，并根据相位漂移检测结果通过改变光纤时延进行相位补偿；时频信号及射频相参信号等业务信号则通过波分复用技术与光纤相位补偿器的探测光信号共同在经过相位补偿的光纤传输链路上传输，从而实现稳相传输。

光纤相位补偿器以窄线宽激光器为光纤干涉仪提供相干光源，当工作波长为1550nm的窄线宽激光器中心频率产生抖动时，光纤干涉仪会产生传输延时变化量检测误差，误差影响为26fs/(km·MHz)；窄线宽激光器稳定工作情况下的短时间频率抖动幅度约10MHz，在100km长距离稳相传输过程中产生的光纤传输延时变化量检测误差约26ps，已大大超出稳相指标要求；环境温度变化较大时引起的激光器中心频率漂移量可达近1GHz，会产生更大的光纤传输延时变化量检测误差，使得业务信号失去稳相传输的效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种锁频在稳频激光器上的长距离光纤相位补偿器。这种相位补偿器成本低、结构简单，能解决长距离稳相传输的光纤相位补偿存在相干光源中心频率抖动和漂移引起光纤传输链路检测误差而使得相位补偿出现误差的问题、以及相干激光信号长距离传输衰减过大的问题，能实现超长距离、超高精度时频信号的稳相传输。

实现本发明目的的技术方案是：

一种锁频在稳频激光器上的长距离光纤相位补偿器，所述长距离光纤相位补偿器设有窄线宽激光器、1×3光纤分路器，第一3×3光纤耦合器、第一波分复用器、相位补偿模块、第二波分复用器、第一法拉第反射镜、第二法拉第反射镜、第二3×3光纤耦合器、第一光纤环行器、第三波分复用器、本地光纤放大器、第三法拉第反射镜、传输光纤光缆、第二光纤环行器、远端光纤放大器、第四波分复用器、90°光纤旋光器、第三3×3光纤耦合器、第五法拉第反射镜、第六法拉第反射镜、本地测量臂光纤、第五波分复用器、第六波分复用器、第七波分复用器、结构一致的第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器、第五光电探测器、第六光电探测器、第七光电探测器、第八光电探测器和控制模块，其中：

第一3×3光纤耦合器、第一波分复用器、相位补偿模块、第二波分复用器、第一法拉第反射镜、第二法拉第反射镜共同构成输入端光纤干涉仪：窄线宽激光器输出激光由1×3光纤分路器分为三路，第1路输出激光接入输入端光纤干涉仪的第一3×3光纤耦合器的1端口；输入端光纤干涉仪的测量臂为：由第一3×3光纤耦合器的4端口输出经第二波分复用器透射端输入、公共端输出接入相位补偿模块，并由相位补偿模块输出经第一波分复用器公共端输入、透射端输出接入第一法拉第反射镜并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器的4端口；输入端光纤干涉仪的参考臂为：第一3×3光纤耦合器的5端口输出接入第二法拉第反射镜并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器的5端口；输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，输出干涉信号经第一3×3光纤耦合器的2端口、3端口进入与控制模块连接的第一光电探测器和第二光电探测器，控制模块解调出输入端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

第二3×3光纤耦合器、第一光纤环行器、第三波分复用器、本地光纤放大器、第三法拉第反射镜、传输光纤光缆、第二光纤环行器、远端光纤放大器、第四波分复用器、90°光纤旋光器共同构成输出端光纤干涉仪；1×3光纤分路器第2路输出激光接入输出端光纤干涉仪的第二3×3光纤耦合器的1端口；输出端光纤干涉仪的测量臂为：由第二3×3光纤耦合器的4端口输出经第一光纤环行器1端口输入、2端口输出接入第三波分复用器透射端并由公共端输出，经传输光纤光缆接入第二光纤环行器的2端口，由第二光纤环行器的3端口输出、经远端光纤放大器放大接入第四波分复用器的公共端，由第四波分复用器的透射端输出经90°光纤旋光器接入第二光纤环行器的1端口，由第二光纤环行器的2端口输出、经传输光纤光缆和第三波分复用器将激光沿原路返回至第一光纤环行器的2端口、再由第一光纤环行器的3端口输出、经本地光纤放大器放大后接入第二3×3光纤耦合器的5端口；输出端光纤干涉仪的参考臂为：第二3×3光纤耦合器的6端口输出接入第三法拉第反射镜，第三法拉第反射镜将激光原路反射回第二3×3光纤耦合器的6端口；输出端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，经第二3×3光纤耦合器的2端口、3端口输出干涉信号进入与控制模块连接的第三光电探测器PD-3和第四光电探测器PD-4，控制模块解调出输出端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

第三3×3光纤耦合器、第五法拉第反射镜、第六法拉第反射镜、本地测量臂光纤、第五波分复用器、第六波分复用器、第七波分复用器共同构成锁频光纤干涉仪：1×3光纤分路器第3路输出激光经第五波分复用器的透射端输入公共端输出接入第三3×3光纤耦合器的1端口，用作参考的超稳激光经第五波分复用器的反射端输入、由公共端合波输出，同时接入第三3×3光纤耦合器的1端口；锁频光纤干涉仪的测量臂为：第三3×3光纤耦合器的4端口输出经本地测量臂光纤接入第五法拉第反射镜，第五法拉第反射镜将激光原路反射回第三3×3光纤耦合器的4端口；锁频光纤干涉仪的参考臂为：第三3×3光纤耦合器的6端口输出接入第六法拉第反射镜，第六法拉第反射镜将激光原路反射回第三3×3光纤耦合器的6端口；锁频光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，输出两路干涉信号到第三3×3光纤耦合器的2端口和3端口，第三3×3光纤耦合器的2端口接入第六波分复用器的公共端，第六波分复用器的透射端连接第五光电探测器，第六波分复用器的反射端连接第七光电探测器，第三3×3光纤耦合器的3端口接入第七波分复用器的公共端，第七波分复用器的透射端连接第六光电探测器，第七波分复用器的反射端连接第八光电探测器，第五光电探测器、第六光电探测器的相干信号解调出窄线宽激光器在锁频光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

微波输入频率信号通过电光调制器将微波信号转化成微波调制的光信号进入第一波分复用器的反射端，由第一波分复用器的公共端输出经相位补偿模块进入第二波分复用器的公共端、由第二波分复用器的反射端输出进入第三波分复用器的反射端、由第三波分复用器的公共端输出经传输光纤光缆进入第二光纤环行器的2端口、由第二光纤环行器的3端口输出经远端光纤放大器进入第四波分复用器WDM-4的公共端、由第四波分复用器的反射端输出接入光电接收模块、输出光电转换的微波信号到微波频率信号接收设备。

所述输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的臂长差L

所述输出端光纤干涉仪中第二光纤环行器、远端光纤放大器、第四波分复用器、90°光纤旋光器，共同构成输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块，输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块与频率信号的光电接收器集成在一起，其中，远端波分反射模块或由远端双向光纤放大器、第四波分复用器和第四法拉第反射镜构成，远端双向光纤放大器的输入端与传输光纤光缆连接，远端双向光纤放大器的输出端接入第四波分复用器的公共端，第四波分复用器的透射端接入第四法兰第反射镜，第四波分复用器的反射端接入频率信号的光电接收器，第四波分复用器反射端尾纤与频率信号光电接收器尾纤的光纤长度之和与第四波分复用器透射端尾纤与第四法拉第反射镜尾纤的光纤长度之和相等。

所述输出端光纤干涉仪中第一光纤环行器、本地光纤放大器、第三波分复用器共同构成输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，输出端光纤干涉仪测量臂本地端输出的窄线宽激光信号未经光放大，输出端光纤干涉仪测量臂本地端接收的窄线宽激光信号经本地光纤放大器进行光放大；输出端光纤干涉仪的测量臂本地端通过第二3×3光纤耦合器的4端口输出的窄线宽激光信号接入第一光纤环行器的1端口、由第一光纤环行器的2端口输出接入第三波分复用器的透射端、由第三波分复用器的公共端输出进入传输光纤光缆，窄线宽激光信号在输出过程中未经过光放大；由第三波分复用器的公共端输入返回输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，由第三波分复用器的透射端输出接入本地光纤放大器的输入端，经放大后由本地光纤放大器的输出端接入第二3×3光纤耦合器的5端口，进入第二3×3光纤耦合器与输出端光纤干涉仪的参考臂激光进行相干，输出端光纤干涉仪的测量臂在远端波分反射模块和本地端接收时分别经过窄线宽激光信号光功率放大，补偿窄线宽激光信号在传输光纤光缆上往返传输产生的传输损耗。

所述窄线宽激光器的频率为f

所述第一3×3光纤耦合器、第二3×3光纤耦合器、第三3×3光纤耦合器，其1端口、2端口、3端口处于3×3光纤耦合器的同一端且无顺序要求，4端口、5端口、6端口处于3×3光纤耦合器的另一端且无顺序要求。

所述微波调制的光信号由输入端光纤干涉仪接入、经传输光纤光缆由远端波分反射模块输出连接光电接收器，微波调制的光信号或由远端波分反射模块输入、由输入端光纤干涉仪输出连接光电接收器；当微波调制的光信号由远端波分反射模块输入、由输入端光纤干涉仪输出连接光电接收器时，远端波分反射模块的连接方式调整为第四波分复用器的透射端与远端光纤放大器的输出端连接，第四波分复用器的公共端与90°光纤旋光器的输入端连接，其它连接方式不变，输入端光纤干涉仪输出的微波调制信号需经过光放大后再接入光电接收器。

所述窄线宽激光器工作频率为f

其中

所述窄线宽激光器当由稳频激光器代替时，由控制模块调节相位补偿模块的延时变化量，即改变输入端光纤干涉仪的相位变化量，使得dN/dt＝0，实现整个传输链路的相位补偿，有

采用接入频率稳定性更高的超稳激光信号，锁频干涉仪用于计量长距离光纤相位补偿器的稳相补偿系统误差，稳相补偿系统误差为

所述锁频光纤干涉仪当由双光纤干涉仪代替时，双光纤干涉仪直接解调出窄线宽激光器频率漂移随时间的微分量df1/dt：

则长距离光纤相位补偿器的稳相补偿条件为：

这种相位补偿器补偿精度高、成本低、结构简单，能解决长距离稳相传输的光纤相位补偿存在相干光源中心频率抖动和漂移引起光纤传输链路检测误差而使得相位补偿出现误差的问题、以及相干激光信号长距离传输衰减过大的问题，能实现超长距离、超高精度时频信号的稳相传输。

附图说明

图1为实施例1中长距离光纤相位补偿器的原理示意图；

图2为实施例2中稳频激光器作为相干光源、使用双向放大器的远端波分反射模块的长距离光纤相位补偿器的原理示意图；

图3为实施例3中双光纤干涉仪激光器频率漂移量、微波调制光信号反向传输的长距离光纤相位补偿器的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。

实施例1：

参照图1，一种锁频在稳频激光器上的长距离光纤相位补偿器，所述长距离光纤相位补偿器设有窄线宽激光器、1×3光纤分路器，第一3×3光纤耦合器3×3-1、第一波分复用器WDM-1、相位补偿模块、第二波分复用器WDM-2、第一法拉第反射镜FRM-1、第二法拉第反射镜FRM-2、第二3×3光纤耦合器3×3-2、第一光纤环行器CIR-1、第三波分复用器WDM-3、本地光纤放大器EDFA-1、第三法拉第反射镜FRM-3、传输光纤光缆OF1、第二光纤环行器CIR-2、远端光纤放大器EDFA-2、第四波分复用器WDM-4、90°光纤旋光器、第三3×3光纤耦合器3×3-3、第五法拉第反射镜FRM-5、第六法拉第反射镜FRM-6、本地测量臂光纤OF2、第五波分复用器WDM-5、第六波分复用器WDM-6、第七波分复用器WDM-7、结构一致的第一光电探测器PD-1、第二光电探测器PD-2、第三光电探测器PD-3、第四光电探测器PD-4、第五光电探测器PD-5、第六光电探测器PD-6、第七光电探测器PD-7、第八光电探测器PD-8和控制模块，其中：

第一3×3光纤耦合器3×3-1、第一波分复用器WDM-1、相位补偿模块、第二波分复用器WDM-2、第一法拉第反射镜FRM-1、第二法拉第反射镜FRM-2共同构成输入端光纤干涉仪：窄线宽激光器输出激光由1×3光纤分路器分为三路，第1路输出激光接入第一3×3光纤耦合器3×3-1的1端口，由第一3×3光纤耦合器3×3-1的4端口输出经第二波分复用器WDM-2透射端输入、公共端输出接入相位补偿模块，并由相位补偿模块输出经第一波分复用器WDM-1公共端输入、透射端输出接入第一法拉第反射镜FRM-1并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器3×3-1的4端口，形成输入端光纤干涉仪的测量臂；第一3×3光纤耦合器3×3-1的5端口输出接入第二法拉第反射镜FRM-2并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器3×3-1的5端口，形成输入端光纤干涉仪的参考臂，输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，输出干涉信号经第一3×3光纤耦合器3×3-1的2端口、3端口分别进入与控制模块连接的第一光电探测器PD-1和第二光电探测器PD-2，控制模块解调出输入端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

第二3×3光纤耦合器3×3-2、第一光纤环行器CIR-1、第三波分复用器WDM-3、本地光纤放大器EDFA-1、第三法拉第反射镜FRM-3、传输光纤光缆OF1、第二光纤环行器CIR-2、远端光纤放大器EDFA-2、第四波分复用器WDM-4、90°光纤旋光器共同构成输出端光纤干涉仪：1×3光纤分路器第2路输出激光接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的1端口、由第二3×3光纤耦合器3×3-2的4端口输出经第一光纤环行器1端口输入、2端口输出接入第三波分复用器WDM-3透射端并由公共端输出，经传输光纤光缆OF1接入第二光纤环行器CIR-2的2端口，由第二光纤环行器CIR-2的3端口输出、经远端光纤放大器EDFA-2放大接入第四波分复用器WDM-4的公共端，由第四波分复用器WDM-4的透射端输出经90°光纤旋光器接入第二光纤环行器CIR-2的1端口，由第二光纤环行器CIR-2的2端口输出、经第三波分复用器WDM-3将激光沿原路返回至第一光纤环行器CIR-1的2端口、再由第一光纤环行器CIR-1的3端口输出、经本地光纤放大器EDFA-1接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的5端口，形成输出端光纤干涉仪的测量臂；第二3×3光纤耦合器3×3-2的6端口输出接入第三法拉第反射镜FRM-3，第三法拉第反射镜FRM-3将激光原路反射回第二3×3光纤耦合器3×3-2的6端口形成输出端光纤干涉仪的参考臂，输出端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，经第二3×3光纤耦合器3×3-2的2端口、3端口输出干涉信号进入与控制模块连接的第三光电探测器PD-3和第四光电探测器PD-4，控制模块解调出输出端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

第三3×3光纤耦合器3×3-3、第五法拉第反射镜FRM-5、第六法拉第反射镜FRM-6、本地测量臂光纤OF2、第五波分复用器WDM-5、第六波分复用器WDM-6、第七波分复用器WDM-7共同构成锁频光纤干涉仪：1×3光纤分路器第3路输出激光经第五波分复用器WDM-5的透射端输入公共端输出接入第三3×3光纤耦合器3×3-3的1端口，用作参考的超稳激光经第五波分复用器WDM-5的反射端输入、由公共端合波输出，同时接入第三3×3光纤耦合器3×3-3的1端口，第三3×3光纤耦合器3×3-3的4端口输出经本地测量臂光纤OF2接入第五法拉第反射镜FRM-5，第五法拉第反射镜FRM-5将激光原路反射回第三3×3光纤耦合器3×3-3的4端口，形成锁频光纤干涉仪的测量臂；第三3×3光纤耦合器3×3-3的6端口输出接入第六法拉第反射镜FRM-6，第六法拉第反射镜FRM-6将激光原路反射回第三3×3光纤耦合器3×3-3的6端口，形成锁频光纤干涉仪的参考臂，锁频光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，输出两路干涉信号到第三3×3光纤耦合器3×3-3的2端口和3端口，第三3×3光纤耦合器3×3-3的2端口接入第六波分复用器WDM-6的公共端，第六波分复用器WDM-6的透射端连接第五光电探测器PD-5，第六波分复用器WDM-6的反射端连接第七光电探测器PD-7，第三3×3光纤耦合器3×3-3的3端口接入第七波分复用器WDM-7的公共端，第七波分复用器WDM-7的透射端连接第六光电探测器PD-6，第七波分复用器WDM-7的反射端连接第八光电探测器PD-8，第五光电探测器PD-5、第六光电探测器PD-6的相干信号解调出窄线宽激光器在锁频光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

微波输入频率信号通过电光调制器将微波信号转化成微波调制的光信号进入第一波分复用器WDM-1的反射端，由第一波分复用器WDM-1的公共端输出、经相位补偿模块进入第二波分复用器WDM-2的公共端、由第二波分复用器WDM-2的反射端输出、进入第三波分复用器WDM-3的反射端、由第三波分复用器WDM-3的公共端输出经传输光纤光缆OF1进入第二光纤环行器CIR-2的2端口、由第二光纤环行器CIR-2的3端口输出经远端光纤放大器EDFA-2进入第四波分复用器WDM-4的公共端、由第四波分复用器WDM-4的反射端输出接入光电接收模块、输出光电转换的微波信号到微波频率信号接收设备。

所述输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的臂长差L

所述输出端光纤干涉仪中第二光纤环行器CIR-2、远端光纤放大器EDFA-2、第四波分复用器WDM-4、90°光纤旋光器，共同构成输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块，输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块与频率信号的光电接收器集成在一起。

所述输出端光纤干涉仪中第一光纤环行器CIR-1、本地光纤放大器EDFA-1、第三波分复用器WDM-1共同构成输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，输出端光纤干涉仪测量臂本地端输出的窄线宽激光信号未经光放大，输出端光纤干涉仪测量臂本地端接收的窄线宽激光信号经本地光纤放大器EDFA-1进行了光放大；输出端光纤干涉仪的测量臂本地端通过第二3×3光纤耦合器3×3-2的4端口输出的窄线宽激光信号接入第一光纤环行器CIR-1的1端口、由第一光纤环行器CIR-1的2端口输出接入第三波分复用器WDM-3的透射端、由第三波分复用器WDM-3的公共端输出进入传输光纤光缆OF2，窄线宽激光信号在输出过程中未经过光放大；由远端波分反射模块反射回的窄线宽激光信号经传输光纤光缆OF2后功率损耗较大，由第三波分复用器WDM-3的公共端输入返回输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，由第三波分复用器WDM-3的透射端输出接入本地光纤放大器EDFA-1的输入端，经放大后由本地光纤放大器EDFA-1的输出端接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的5端口，进入第二3×3光纤耦合器3×3-2与输出端光纤干涉仪的参考臂激光进行相干，输出端光纤干涉仪的测量臂在远端波分反射模块和本地端接收时分别经过窄线宽激光信号光功率放大，补偿了窄线宽激光信号在传输光纤光缆上往返传输产生的传输损耗，使得测量臂和参考臂的相干激光信号功率基本一致。

所述窄线宽激光器的频率为f

所述第一3×3光纤耦合器3×3-1、第二3×3光纤耦合器3×3-2、第三3×3光纤耦合器3×3-3，其1端口、2端口、3端口处于3×3光纤耦合器的同一端且无顺序要求，4端口、5端口、6端口处于3×3光纤耦合器的另一端且无顺序要求。所述微波调制的光信号由输入端光纤干涉仪接入、经传输光纤光缆由远端波分反射模块输出连接光电接收器。

所述窄线宽激光器工作频率为f

其中

实施例2：

参照图2，一种锁频在稳频激光器上的长距离光纤相位补偿器，所述长距离光纤相位补偿器设有窄线宽激光器、1×3光纤分路器，第一3×3光纤耦合器3×3-1、第一波分复用器WDM-1、相位补偿模块、第二波分复用器WDM-2、第一法拉第反射镜FRM-1、第二法拉第反射镜FRM-2、第二3×3光纤耦合器3×3-2、第一光纤环行器CIR-1、第三波分复用器WDM-3、本地光纤放大器EDFA-1、第三法拉第反射镜FRM-3、传输光纤光缆OF1、远端双向光纤放大器EDFA-3、第四波分复用器WDM-4、第四法拉第反射镜FRM-4、第三3×3光纤耦合器3×3-3、第五法拉第反射镜FRM-5、第六法拉第反射镜FRM-6、本地测量臂光纤OF2、第五波分复用器WDM-5、第六波分复用器WDM-6、第七波分复用器WDM-7、结构一致的第一光电探测器PD-1、第二光电探测器PD-2、第三光电探测器PD-3、第四光电探测器PD-4、第五光电探测器PD-5、第六光电探测器PD-6、第七光电探测器PD-7、第八光电探测器PD-8和控制模块，其中：

第一3×3光纤耦合器3×3-1、第一波分复用器WDM-1、相位补偿模块、第二波分复用器WDM-2、第一法拉第反射镜FRM-1、第二法拉第反射镜FRM-2共同构成输入端光纤干涉仪：窄线宽激光器输出激光由1×3光纤分路器分为三路，第1路输出激光接入第一3×3光纤耦合器3×3-1的1端口，由第一3×3光纤耦合器3×3-1的4端口输出经第二波分复用器WDM-2透射端输入、公共端输出接入相位补偿模块，并由相位补偿模块输出经第一波分复用器WDM-1公共端输入、透射端输出接入第一法拉第反射镜FRM-1并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器3×3-1的4端口，形成输入端光纤干涉仪的测量臂；第一3×3光纤耦合器3×3-1的5端口输出接入第二法拉第反射镜FRM-2并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器3×3-1的5端口，形成输入端光纤干涉仪的参考臂，输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，输出干涉信号经第一3×3光纤耦合器3×3-1的2端口、3端口进入与控制模块连接的第一光电探测器PD-1和第二光电探测器PD-2，控制模块解调出输入端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

第二3×3光纤耦合器3×3-2、第一光纤环行器CIR-1、第三波分复用器WDM-3、本地光纤放大器EDFA-1、第三法拉第反射镜FRM-3、传输光纤光缆OF1、远端双向光纤放大器EDFA-3、第四波分复用器WDM-4、第四法拉第反射镜FRM-4共同构成输出端光纤干涉仪：1×3光纤分路器第2路输出激光接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的1端口、由第二3×3光纤耦合器3×3-2的4端口输出经第一光纤环行器1端口输入、2端口输出接入第三波分复用器WDM-3透射端并由公共端输出，经传输光纤光缆OF1接入远端双向光纤放大器EDFA-3放大接入第四波分复用器WDM-4的公共端，由第四波分复用器WDM-4的透射端接入第四法拉第反射镜FRM-4、并将将窄线宽激光沿原路返回至第一光纤环行器CIR-1的2端口、再由第一光纤环行器CIR-1的3端口输出、经本地光纤放大器EDFA-1接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的5端口，形成输出端光纤干涉仪的测量臂；第二3×3光纤耦合器3×3-2的6端口输出接入第三法拉第反射镜FRM-3，第三法拉第反射镜FRM-3将激光原路反射回第二3×3光纤耦合器3×3-2的6端口形成输出端光纤干涉仪的参考臂，输出端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，经第二3×3光纤耦合器3×3-2的2端口、3端口输出干涉信号进入与控制模块连接的第三光电探测器PD-3和第四光电探测器PD-4，控制模块解调出输出端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

第三3×3光纤耦合器3×3-3、第五法拉第反射镜FRM-5、第六法拉第反射镜FRM-6、本地测量臂光纤OF2、第五波分复用器WDM-5、第六波分复用器WDM-6、第七波分复用器WDM-7共同构成锁频光纤干涉仪：1×3光纤分路器第3路输出激光经第五波分复用器WDM-5的透射端输入公共端输出接入第三3×3光纤耦合器3×3-3的1端口，用作参考的超稳激光经第五波分复用器WDM-5的反射端输入、由公共端合波输出，同时接入第三3×3光纤耦合器3×3-3的1端口，第三3×3光纤耦合器3×3-3的4端口输出经本地测量臂光纤OF2接入第五法拉第反射镜FRM-5，第五法拉第反射镜FRM-5将激光原路反射回第三3×3光纤耦合器3×3-3的4端口，形成锁频光纤干涉仪的测量臂；第三3×3光纤耦合器3×3-3的6端口输出接入第六法拉第反射镜FRM-6，第六法拉第反射镜FRM-6将激光原路反射回第三3×3光纤耦合器3×3-3的6端口，形成锁频光纤干涉仪的参考臂，锁频光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，输出两路干涉信号到第三3×3光纤耦合器3×3-3的2端口和3端口，第三3×3光纤耦合器3×3-3的2端口接入第六波分复用器WDM-6的公共端，第六波分复用器WDM-6的透射端连接第五光电探测器PD-5，第六波分复用器WDM-6的反射端连接第七光电探测器PD-7，第三3×3光纤耦合器3×3-3的3端口接入第七波分复用器WDM-7的公共端，第七波分复用器WDM-7的透射端连接第六光电探测器PD-6，第七波分复用器WDM-7的反射端连接第八光电探测器PD-8，第五光电探测器PD-5、第六光电探测器PD-6的相干信号解调出窄线宽激光器在锁频光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

微波输入频率信号通过电光调制器将微波信号转化成微波调制的光信号进入第一波分复用器WDM-1的反射端，由第一波分复用器WDM-1的公共端输出、经相位补偿模块进入第二波分复用器WDM-2的公共端、由第二波分复用器WDM-2的反射端输出、进入第三波分复用器WDM-3的反射端、由第三波分复用器WDM-3的公共端输出经传输光纤光缆OF1、远端双向光纤放大器EDFA-3进入第四波分复用器WDM-4的公共端、由第四波分复用器WDM-4的反射端输出接入光电接收模块、输出光电转换的微波信号到微波频率信号接收设备。

所述输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的臂长差L

所述输出端光纤干涉仪中远端双向光纤放大器EDFA-3、第四波分复用器WDM-4、第四法拉第反射镜FRM-4，共同构成输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块，输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块与频率信号的光电接收器集成在一起。

所述输出端光纤干涉仪中第一光纤环行器CIR-1、本地光纤放大器EDFA-1、第三波分复用器WDM-1共同构成输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，输出端光纤干涉仪测量臂本地端输出的窄线宽激光信号未经光放大，输出端光纤干涉仪测量臂本地端接收的窄线宽激光信号经本地光纤放大器EDFA-1进行了光放大；输出端光纤干涉仪的测量臂本地端通过第二3×3光纤耦合器3×3-2的4端口输出的窄线宽激光信号接入第一光纤环行器CIR-1的1端口、由第一光纤环行器CIR-1的2端口输出接入第三波分复用器WDM-3的透射端、由第三波分复用器WDM-3的公共端输出进入传输光纤光缆OF2，窄线宽激光信号在输出过程中未经过光放大；由远端波分反射模块反射回的窄线宽激光信号经传输光纤光缆OF2后功率损耗较大，由第三波分复用器WDM-3的公共端输入返回输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，由第三波分复用器WDM-3的透射端输出接入本地光纤放大器EDFA-1的输入端，经放大后由本地光纤放大器EDFA-1的输出端接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的5端口，进入第二3×3光纤耦合器3×3-2与输出端光纤干涉仪的参考臂激光进行相干，输出端光纤干涉仪的测量臂在远端波分反射模块和本地端接收时分别经过窄线宽激光信号光功率放大，补偿了窄线宽激光信号在传输光纤光缆上往返传输产生的传输损耗，使得测量臂和参考臂的相干激光信号功率基本一致。

所述窄线宽激光器为稳频激光器，频率为f

所述第一3×3光纤耦合器3×3-1、第二3×3光纤耦合器3×3-2、第三3×3光纤耦合器3×3-3，其1端口、2端口、3端口处于3×3光纤耦合器的同一端且无顺序要求，4端口、5端口、6端口处于3×3光纤耦合器的另一端且无顺序要求。所述微波调制的光信号由输入端光纤干涉仪接入、经传输光纤光缆由远端波分反射模块输出连接光电接收器。

所述窄线宽激光器为稳频激光器，稳频激光器频率漂移在输入端光纤干涉仪、输出端光纤干涉仪产生的相位变化量可以忽略，输入端光纤干涉仪检测到的相位变化量随时间t的微分量为

所述外接超稳激光光源的频率稳定性高于稳频激光器至少一个数量级，仅用于系统误差检验时使用；窄线宽激光器工作频率为f

实施例3：

参照图3，一种锁频在稳频激光器上的长距离光纤相位补偿器，所述长距离光纤相位补偿器设有窄线宽激光器、1×3光纤分路器，第一3×3光纤耦合器3×3-1、第一波分复用器WDM-1、相位补偿模块、第二波分复用器WDM-2、第一法拉第反射镜FRM-1、第二法拉第反射镜FRM-2、第二3×3光纤耦合器3×3-2、第一光纤环行器CIR-1、第三波分复用器WDM-3、本地光纤放大器EDFA-1、第三法拉第反射镜FRM-3、传输光纤光缆OF1、第二光纤环行器CIR-2、远端光纤放大器EDFA-2、第四波分复用器WDM-4、90°光纤旋光器、第三3×3光纤耦合器3×3-3、第五法拉第反射镜FRM-5、第六法拉第反射镜FRM-6、本地测量臂光纤OF2、第五波分复用器WDM-5、第六波分复用器WDM-6、第七波分复用器WDM-7、结构一致的第一光电探测器PD-1、第二光电探测器PD-2、第三光电探测器PD-3、第四光电探测器PD-4、第五光电探测器PD-5、第六光电探测器PD-6、第七光电探测器PD-7、第八光电探测器PD-8和控制模块，其中：

第一3×3光纤耦合器3×3-1、第一波分复用器WDM-1、相位补偿模块、第二波分复用器WDM-2、第一法拉第反射镜FRM-1、第二法拉第反射镜FRM-2共同构成输入端光纤干涉仪：窄线宽激光器输出激光由1×3光纤分路器分为三路，第1路输出激光接入第一3×3光纤耦合器3×3-1的1端口，由第一3×3光纤耦合器3×3-1的4端口输出经第二波分复用器WDM-2透射端输入、公共端输出接入相位补偿模块，并由相位补偿模块输出经第一波分复用器WDM-1公共端输入、透射端输出接入第一法拉第反射镜FRM-1并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器3×3-1的4端口，形成输入端光纤干涉仪的测量臂；第一3×3光纤耦合器3×3-1的5端口输出接入第二法拉第反射镜FRM-2并将激光原路反射回第一3×3光纤耦合器3×3-1的5端口，形成输入端光纤干涉仪的参考臂，输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，输出干涉信号经第一3×3光纤耦合器3×3-1的2端口、3端口进入与控制模块连接的第一光电探测器PD-1和第二光电探测器PD-2，控制模块解调出输入端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

第二3×3光纤耦合器3×3-2、第一光纤环行器CIR-1、第三波分复用器WDM-3、本地光纤放大器EDFA-1、第三法拉第反射镜FRM-3、传输光纤光缆OF1、第二光纤环行器CIR-2、远端光纤放大器EDFA-2、第四波分复用器WDM-4、90°光纤旋光器共同构成输出端光纤干涉仪：1×3光纤分路器第2路输出激光接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的1端口、由第二3×3光纤耦合器3×3-2的4端口输出经第一光纤环行器1端口输入、2端口输出接入第三波分复用器WDM-3透射端并由公共端输出，经传输光纤光缆OF1接入第二光纤环行器CIR-2的2端口，由第二光纤环行器CIR-2的3端口输出、经远端光纤放大器EDFA-2放大接入第四波分复用器WDM-4的公共端，由第四波分复用器WDM-4的透射端输出经90°光纤旋光器接入第二光纤环行器CIR-2的1端口，由第二光纤环行器CIR-2的2端口输出、经第三波分复用器WDM-3将激光沿原路返回至第一光纤环行器CIR-1的2端口、再由第一光纤环行器CIR-1的3端口输出、经本地光纤放大器EDFA-1接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的5端口，形成输出端光纤干涉仪的测量臂；第二3×3光纤耦合器3×3-2的6端口输出接入第三法拉第反射镜FRM-3，第三法拉第反射镜FRM-3将激光原路反射回第二3×3光纤耦合器3×3-2的6端口形成输出端光纤干涉仪的参考臂，输出端光纤干涉仪测量臂与参考臂的激光相干，经第二3×3光纤耦合器3×3-2的2端口、3端口输出干涉信号进入与控制模块连接的第三光电探测器PD-3和第四光电探测器PD-4，控制模块解调出输出端光纤干涉仪的相位变化量的干涉条纹变化周期数N

1×3光纤分路器第3路输出激光接入双光纤干涉仪，双光纤干涉仪输出四路相干光信号分别进入第五光电探测器PD-5、第六光电探测器PD-6、第七光电探测器PD-7、第八光电探测器PD-8，由控制模块解调出窄线宽激光器的实时频率漂移量

微波输入频率信号通过电光调制器将微波信号转化成微波调制的光信号进入第四波分复用器WDM-4的反射端，由第四波分复用器WDM-4的公共端输出、经90°光纤旋光器进入第二光纤环行器CIR-2的1端口、由第二光纤环行器CIR-2的2端口输出、经传输光纤光缆OF1进入第三波分复用器WDM-3的公共端、由第三波分复用器WDM-3的反射端进入第二波分复用器WDM-2的反射端、由第二波分复用器WDM-2的公共端输出经相位补偿模块进入第一波分复用器WDM-1的公共端、由第一波分复用器WDM-1的反射端输出接入光放大及光电接收模块，输出光电转换的微波信号到微波频率信号接收设备。

所述输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的臂长差L

所述输出端光纤干涉仪中第二光纤环行器CIR-2、远端光纤放大器EDFA-2、第四波分复用器WDM-4、90°光纤旋光器，共同构成输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块，输出端光纤干涉仪的远端波分反射模块与频率信号的光电接收器集成在一起。

所述输出端光纤干涉仪中第一光纤环行器CIR-1、本地光纤放大器EDFA-1、第三波分复用器WDM-1共同构成输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，输出端光纤干涉仪测量臂本地端输出的窄线宽激光信号未经光放大，输出端光纤干涉仪测量臂本地端接收的窄线宽激光信号经本地光纤放大器EDFA-1进行了光放大；输出端光纤干涉仪的测量臂本地端通过第二3×3光纤耦合器3×3-2的4端口输出的窄线宽激光信号接入第一光纤环行器CIR-1的1端口、由第一光纤环行器CIR-1的2端口输出接入第三波分复用器WDM-3的透射端、由第三波分复用器WDM-3的公共端输出进入传输光纤光缆OF2，窄线宽激光信号在输出过程中未经过光放大；由远端波分反射模块反射回的窄线宽激光信号经传输光纤光缆OF2后功率损耗较大，由第三波分复用器WDM-3的公共端输入返回输出端光纤干涉仪测量臂的本地端，由第三波分复用器WDM-3的透射端输出接入本地光纤放大器EDFA-1的输入端，经放大后由本地光纤放大器EDFA-1的输出端接入第二3×3光纤耦合器3×3-2的5端口，进入第二3×3光纤耦合器3×3-2与输出端光纤干涉仪的参考臂激光进行相干，输出端光纤干涉仪的测量臂在远端波分反射模块和本地端接收时分别经过窄线宽激光信号光功率放大，补偿了窄线宽激光信号在传输光纤光缆上往返传输产生的传输损耗，使得测量臂和参考臂的相干激光信号功率基本一致。

所述第一3×3光纤耦合器3×3-1、第二3×3光纤耦合器3×3-2、第三3×3光纤耦合器3×3-3，其1端口、2端口、3端口处于3×3光纤耦合器的同一端且无顺序要求，4端口、5端口、6端口处于3×3光纤耦合器的另一端且无顺序要求。所述微波调制的光信号由输入端光纤干涉仪接入、经传输光纤光缆由远端波分反射模块输出连接光电接收器。

所述窄线宽激光器工作频率为f，输入端光纤干涉仪测量臂与参考臂的臂长差光纤长度为L

其中

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