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一种保偏光纤双折射色散测量方法技术

技术编号:10360187 阅读:187 留言:0更新日期:2014-08-27 16:19
一种基于白光频域干涉和三次相位函数的保偏光纤双折射色散测量方法。该方法适用于对保偏光纤的双折射色散值进行全光谱范围内的高精度测量。该方法基于迈克尔逊白光频域干涉测量系统,通过光谱仪采集频域干涉信号。然后采用基于三次相位函数的数据处理方法,从三次相位函数的脊线中提取群延时色散,进一步计算出双折射色散。本发明专利技术可以提高保偏光纤双折射色散值的测量精度,数据处理过程中避免相位提取过程以及微分运算,无需参数选择,减小实验环境的扰动对测量结果的影响。本发明专利技术采用频谱干涉测量法,测量时间短,信号信噪比高,可以获得全光谱信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及白光频域干涉法的保偏光纤双折射色散的测量方法,尤其涉及一种基于三次相位函数的频域干涉信号的数据处理方法,属于光学测量

技术介绍
保偏光纤作为一种能够保持传输光偏振态的特种光纤,通过在光纤内部引入固有内应力或改变光纤几何形状使光纤产生固有双折射,从而消除微扰双折射对传输光偏振态的影响来实现保偏传输。保偏光纤被广泛应用于相干光光纤通信系统、光纤陀螺、光无源器件以及对偏振态敏感的光纤类传感器,在这些应用中,保偏光纤的双折射色散值的精确测量显得尤为重要。对保偏光纤双折射色散的测量,可以采用三种基于白光时域干涉的测量方法。第一种,通过保偏光纤内部两个偏振模之间的时域干涉,从时域干涉条纹中计算复相干度,从而获得双折射色散。第二种,利用两个偏振模分别和空气中的参考光束干涉,分别计算两个偏振模的色散系数,相减后就可以得到双折射色散。第三种,利用时域干涉条纹对比度和光程差的依赖关系,从中计算双折射色散。与传统的时域干涉测量相比,频域白光干涉法是通过光谱仪或CCD采集光谱信息,具有无需机械扫描装置、系统噪声小、测量时间短的优点,而且可以从测得的频域干涉信号中获得双折射色散与频率/波长有关的信息。这都是时域干涉法所不具备的。其中,基于迈克耳逊干涉仪的频域白光干涉系统以其结构简单,测量精度高而被广泛应用。目前,对于频域干涉信号的数据处理主要采用基于傅里叶变换的相位提取算法。在频域干涉信号的群延时域设置滤波器,将干涉交流项提取出来,从中计算相位值。然后对相位进行二阶的微分运算就可以获得保偏光纤的双折射色散值。为了避免数值误差,往往先对相位进行多项式拟合,然后计算微分。但是,该方法测得的双折射色散对滤波器的参数选择极为敏感。而且,不可能找到一种适应于所有保偏光纤的参数选择方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了避免频域干涉信号数据处理算法中的参数选择,提高处理结果对实验条件的抗性,提出了一种基于白光频域干涉和三次相位函数的保偏光纤双折射色散测量方法,对于保偏光纤的实际运用提供色散补偿的数值依据。该方法适用于对保偏光纤双折射色散值进行测量,不同于常用的傅里叶变换法,可以避免相位提取和微分计算过程,稳定性好,精度高。三次相位函数是一种瞬时频率变化速率的估值算法。该算法鲁棒性好,对高斯型的噪声具有极高的抗性,估值精度明显高于其他同类瞬时频率变化速率的估值算法,适用于处理频域干涉信号。本专利技术提供的保偏光纤双折射色散测量方法的具体步骤如下:第1、搭建频域白光干涉测量系统,将SLD宽带光源通过光纤起偏器连接至待测保偏光纤,保偏光纤的另一端通过一个补偿干涉仪后,连接至光谱仪;所述的SLD宽带光源采用高斯型的谱型,设光谱的中心频率为Oci,谱型标准差为Λ ω,则光源功率谱Ici(Co)用高斯函数表示为本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种保偏光纤双折射色散的测量方法,其特征在于该方法的具体步骤如下:第1、搭建频域白光干涉测量系统,将SLD宽带光源通过光纤起偏器连接至待测保偏光纤,保偏光纤的另一端通过一个补偿干涉仪后,连接至光谱仪;所述的SLD宽带光源采用高斯型的谱型,设光谱的中心频率为ω0谱型标准差为Δω,则光源功率谱I0(ω)用高斯函数表示为I0(ω)=exp[-(ω-ω0)22Δω2];]]>第2、用光谱仪采集频域干涉信号,可表示为I1(ω)=I0(ω)[1+Kcos(Σi=03ai(ω-ω0)i)]]]>其中,K是干涉条纹对比度,是相位,并表示成关于光频率的三次多项式,其中ai是第i次项系数;第3、在频域干涉信号的傅里叶变换域内通过简单的赋零处理,可以得到交流项,I(ω)=I0(ω)exp{j[Σi=03ai(ω-ω0)i]};]]>第4、计算交流项的三次相位函数得到CP(ω,Ω)=I2(ω)π2{1Δω2-j[2a2+6a3(ω-ω0)-Ω]}-1]]>第5、对于任一频率值ω,对三次相位函数的模值进行峰值搜索,当三次相位函数的模取得最大值时,Ω即为对应于ω的群延时色散ρ(ω),公式表示为:ρ(ω)=argmaxΩ|CP(ω,Ω)|;第6、利用群延时色散来计算保偏光纤的双折射色散ΔD(ω),计算公式为:ΔD(ω)=-1lω22πc×ρ(ω)]]>其中,l为光纤长度,c为真空中光速。...

【技术特征摘要】
1.一种保偏光纤双折射色散的测量方法,其特征在于该方法的具体步骤如下: 第1、搭建频域白光干涉测量系统,将SLD宽带光源通过光纤起偏器连接至待测保偏光纤,保偏光纤的另一端通过一个补偿干涉仪后,连接至光谱仪; 所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:张红霞曾崇翔贾大功刘铁根张以谟
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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