1.一种光纤纤芯与包层的相对折射率差的测量方法,其特征在于,所述方法包括:利用可调谐激光光源将目标应用波段内不同波长的单横模激光光束以等波长间隔入射待测光纤输入端,在光纤输出端得到待测光纤在各个波长下的光斑图样;所述待测光纤为长光纤;所述待测光纤至少传输基模和第一高阶模两种纤芯模式,在此基础上高阶模数量可进一步增加;提取所述各个波长下光斑图样的各个像素点强度数据,得到行列大小分别为光斑图样像素点数和采样波长数目的二维测量矩阵,对所述二维测量矩阵每一行数据进行傅里叶变换后相加,得到傅里叶变换结果;根据所述傅里叶变换结果中所述第一高阶模的特征峰,得到所述第一高阶模相对基模的差分模式群时延测试值;根据待测光纤传输的高阶模,建立所述高阶模对应的差分模式群时延理论值随纤芯-包层折射率差变化的查找表,根据所述查找表查找在所述待测光纤的纤芯直径下,与差分群时延测试值最接近的差分群时延理论值,得到待测光纤的纤芯-包层折射率差。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述二维测量矩阵每一行数据进行傅里叶变换后相加,得到傅里叶变换结果的步骤,包括:对所述二维测量矩阵的每一行向量对应的强度数据进行傅里叶变换,得到 组一维傅里叶变换结果,其中, 为光斑图样像素点数;所述强度数据为:其中, 为干涉光场场强分布, 为基模场强, 为用于建立查找表的高阶模对应的场强, 为恒定相位差, 为差分群时延, 为待测光纤长度, 为干涉光场的两频率分类差频, 为基模群折射率, 为高阶模群折射率, 为光速, 为模式有效折射率差;将 组一维傅里叶变换结果相加,得到傅里叶变换结果。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用可调谐激光光源将目标应用波段内不同波长的单横模激光光束以等波长间隔入射待测光纤输入端,在光纤输出端得到待测光纤在各个波长下的光斑图样的步骤,包括:根据预先设置的测量精度阈值和波长扫描间隔的对应关系,得到当前测量精度对应的波长扫描间隔;根据所述待测光纤的目标应用波段和所述波长扫描间隔,得到可调谐激光光源的扫描起始波长和扫描终止波长;所述可调谐激光光源用于输出波长调谐后的激光光束;利用可调谐激光光源将所述激光光束以等波长间隔入射待测光纤输入端,并激发所述待测光纤的纤芯模式,在光纤输出端对扫描起始波长和扫描终止波长内每一波长下的光纤输出光场进行帧采集,得到待测光纤在各个波长下的光斑图样。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述测量精度阈值和波长扫描间隔的对应关系包括:当测量精度阈值为0.001时,波长扫描间隔不小于5 nm;当测量精度阈值为0.0008时,波长扫描间隔不小于18 nm;当测量精度阈值为0.0005时,波长扫描间隔不小于25 nm;当测量精度阈值为0.0001时,波长扫描间隔不小于30nm。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在光纤输出端对扫描起始波长和扫描终止波长内每一波长下的光纤输出光场进行帧采集的采集帧率为:其中, 为采集帧率, 为可调谐激光光源的波长调谐分辨率, 为可调谐激光光源的波长扫描速度。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,得到所述待测光纤的长度的步骤,包括:经过当前长度的传输后光纤中第一高阶模相对基模的模间群时延积累不小于5倍傅里叶变换分辨率;所述傅里叶变换分辨率为:其中, 为傅里叶变换分辨率, 为可调谐激光光源的起始扫描波长, 为可调谐激光光源的终止扫描波长, 为真空光速;经过当前长度的传输后光纤中第一高阶模相对基模的模间群时延积累不大于最大可测群时延;所述最大可测群时延为:其中, 为最大可测群时延, 为可调谐激光光源的波长调谐分辨率。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待测光纤为平直状态或盘绕状态。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述待测光纤包括增益光纤、传能光纤或微结构光纤。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述各帧光斑图样的采集对象包括近场光强分布或远场光强分布。
10.一种光纤纤芯与包层的相对折射率差的测量装置,其特征在于,所述装置包括:光斑图样获取模块,用于利用可调谐激光光源将目标应用波段内不同波长的单横模激光光束以等波长间隔入射待测光纤输入端,在光纤输出端得到待测光纤在各个波长下的光斑图样;所述待测光纤为长光纤;所述待测光纤至少传输基模和第一高阶模两种纤芯模式,在此基础上高阶模数量可进一步增加;强度数据处理模块,用于提取所述各个波长下光斑图样的各个像素点强度数据,得到行列大小分别为光斑图样像素点数和采样波长数目的二维测量矩阵,对所述二维测量矩阵每一行数据进行傅里叶变换后相加,得到傅里叶变换结果;差分群时延测试模块,用于根据所述傅里叶变换结果中所述第一高阶模的特征峰,得到所述第一高阶模相对基模的差分模式群时延测试值;结果输出模块,用于根据待测光纤传输的高阶模,建立所述高阶模对应的差分模式群时延理论值随纤芯-包层折射率差变化的查找表,根据所述查找表查找在所述待测光纤的纤芯直径下,与差分群时延测试值最接近的差分群时延理论值,得到待测光纤的纤芯-包层折射率差。