1.一种基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于,包括:信号飞秒脉冲锁模激光器,色散元件,光纤耦合器1,光纤耦合器2,延迟光纤,光纤耦合器3,光纤耦合器4,偏振控制器,环形器,探测光纤,压电陶瓷,光纤耦合器5,光电探测器1,光电探测器2,A/D采集设备和计算机;所述信号飞秒脉冲锁模激光器发出信号飞秒脉冲序列,信号飞秒脉冲锁模激光器重复频率f rep >50kHz,并输出至色散元件;所述色散元件将信号飞秒脉冲序列进行色散傅里叶变换,在时间窗口上展宽成纳秒宽度的线性啁啾脉冲,并输出至光纤耦合器1;所述光纤耦合器1接色散元件的输出,将色散元件输出的线性啁啾脉冲分束成两路,一路接光纤耦合器4作为探测光和一路接光纤耦合器2作为本振光;所述光纤耦合器2接两路光纤,其中一路为延迟光纤,随后两路光纤接光纤耦合器3形成双光束干涉结构作为辅助干涉仪,光纤耦合器3的输出端接光电探测器1;所述光纤耦合器4接两路光纤,其中一路经偏振控制器后接光纤耦合器5;另一路接环形器的1端口,环形器2端口接探测光纤,环形器的3端口接光纤耦合器5,形成双光束干涉结构作为主干涉仪,光纤耦合器5的输出端接光电探测器2;所述A/D采集设备的输入接将光电探测器1和光电探测器2的输出,其输出接计算机;所述计算机对A/D采集设备输入的数字信号进行数据处理:对数字信号进行傅里叶变换得到振动状态和非振动状态下的探测光纤的距离域信号,在距离域用N个连续滑动窗口截取出探测光纤在对应窗口位置z n 处的距离域窗口信号,通过对获得的全部距离域窗口信号做反傅里叶变换,得到振动状态和非振动状态下探测光纤上各空间位置处的瑞利散射谱,对振动状态下的瑞利散射谱和非振动状态下相同空间位置z n 处的瑞利散射谱进行互相关计算,获得该空间位置处的光谱偏移 T为总采样周期数,v 0 是扫频光的瞬时频率,n=1,2,…,N,t=1,2,…,T,根据公式 计算出该空间位置的应变量 通过多次测量,获得整个光纤链路上各空间位置处的高速动态信号检测。
2.如权利要求1所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于:所述信号飞秒脉冲锁模激光器采用被动锁模激光器,具体为基于非线性偏振旋转效应的锁模激光器,信号飞秒脉冲序列的重复频率为50k~20MHz,脉冲宽度在飞秒量级。
3.如权利要求1所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于:所述色散元件为具有群速度色散参量的光纤元件,色散元件的总色散量使信号飞秒脉冲序列在时域展宽,且展宽后的单个脉冲时间τ pulse 小于飞秒脉冲序列的重复周期
4.如权利要求3所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于:所述具有群速度色散参量的光纤元件为标准单模光纤、色散补偿光纤或啁啾布拉格光栅。
5.如权利要求1所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于:所述光电探测器1的带宽f aux 大于辅助干涉仪输出干涉信号的频率,f aux >200M;所述光电探测器2的带宽f main 大于最远探测光纤距离对应的拍频信号频率 L为最远探测长度,γ为实际脉冲扫频速度,v c 为介质中的光速,f main >12G。
6.如权利要求1所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于:所述A/D采集设备的采样率f sample 为光电探测器2探测带宽的2~4倍,f sample >24G。
7.如权利要求1所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于:所述探测光纤为单模光纤。
8.如权利要求1所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于:所述延迟光纤长度为0.01m~1m,通过设置不同长度改变辅助干涉仪的臂长差,光纤耦合器3输出的干涉信号的每个周期对应扫描光源频率变化200M~20G。
9.如权利要求1所述基于色散傅里叶变换的光频率反射仪系统,其特征在于,工作流程:信号飞秒脉冲锁模激光器发出信号飞秒探测脉冲序列,信号飞秒脉冲序列通过色散元件进行色散傅里叶变换,将飞秒脉冲在时间窗口上展宽成纳秒宽度的线性啁啾脉冲;该线性啁啾脉冲进入光纤耦合器1后分束成一路探测光和一路本振光;本振光通过光纤耦合器2后分束成两路光进入两路光纤,其中一路通过延迟光纤,随后两路光耦合进入光纤耦合器3形成双光束干涉结构作为辅助干涉仪,辅助干涉仪的双光束干涉信号通过光纤耦合器3进入光电探测器1转换为电信号;探测光通过光纤耦合器4分束成两路光:一路通过偏振控制器调节偏振状态后进入光纤耦合器5;另一路从环形器的1端口进入,从环形器2端口进入探测光纤,产生的瑞利背向散射光返回环形器的2端口,并从环形器的3端口进入光纤耦合器5;这两路光合束进入光纤耦合器5形成双光束干涉结构作为主干涉仪,主干涉仪的双光束干涉信号通过光纤耦合器5进入光电探测器2转换为电信号;A/D采集设备将光电探测器1和光电探测器2输出的电信号转换为数字信号,最后数字信号在计算机中进行解调,得到振动状态和非振动状态下探测光纤上各空间位置处的瑞利散射谱,对振动状态下的瑞利散射谱和非振动状态下相同空间位置z n 处的瑞利散射谱进行互相关计算,计算出该空间位置的应变量 通过多次测量,获得整个光纤链路上各空间位置处的高速动态信号检测。