一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用波长‑时间映射进行光纤色散测量的装置及方法，装置包括：飞秒脉冲激光器(1)、梳状光滤波器(3)、光电探测器(4)、光谱分析仪(5)、采样示波器(6)和耦合器(7)；飞秒脉冲激光器(1)第一端口(a)、梳状光滤波器(3)、耦合器(7)输入端(9)通过光纤顺次相连产生多个窄带峰组成的切片光谱；耦合器(7)的输出端(10)和光电探测器(4)的输入口通过待测光纤(8)相连引入色散；耦合器(7)另一个输出端(11)和光谱分析仪(5)通过光纤相连；光电探测器(4)输出口和采样示波器(6)输入口连接；飞秒脉冲激光器(1)第二端口(b)和采样示波器(6)外触发输入口通过同轴线相连。

A device and method for measuring fiber dispersion using wavelength time mapping

【技术实现步骤摘要】
一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置及方法
本专利技术属于光通信的
，具体涉及一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置及方法。
技术介绍
色散，是光通信系统中限制通信距离的一个重要原因。在光纤中，色散引起光谱成分中不同波长光具有不同群速度导致光脉冲展宽的现象，进而限制光通信系统中的信息速率，因此色散也是对光纤的一个传播参数与波长关系的描述，测量得出不同光纤的色散系数对光通信网络选取合适传输光纤具有重要意义。传统光纤色散测量技术主要分为三类：调制相移(MPS)技术、基于光学干涉的测量技术和飞行时间(TOF)技术。文献(B.Costa,D.Mazzoni,M.Puleo,E.Vezzoni,“PhaseshifttechniqueforthemeasurementofchromaticdispersioninopticalfibersusingLED’s”.IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,1982,Vol.18,No.1,pp.0-1515.)中提出了一种基于调制相移技术用以测量光纤色散系数的方法，在该技术中，将参考信号正弦强度调制在LED光信号上，接着使其通过待测光纤后由单色器滤出单一波长的调制光，输入单一波长调制光的探测器得到了相应的电信号，最终由矢量电压表测得电信号与参考信号的相位变化，得到一系列与光波长相关的相位变动数据。这种技术测得相位变化精度较高，但却需要较为昂贵的矢量网络分析仪用以测量，此外在电信号传输过程中的延迟会造成一定的误差。文献(Q.Ye,C.Xu,X.Liu,W.H.Knox,M.F.Yan,R.S.Windeler,B.Eggleton,“DispersionMeasurementofTaperedAir-SilicaMicrostructureFiberbyWhite-LightInterferometry”.AppliedOptics,2002,Vol.41,No.22,pp.4467-4470.)中提出了一种基于光学干涉的测量色散的技术，在该技术中，使用迈克尔逊干涉仪，使一束宽带光分束后分别进入待测光纤以及自由空间，接着由宽带镜将待测光纤以及自由空间中的光束反射并由耦合器输出进入光谱分析仪，测量得到光束在经历自由空间传播与待测光纤传播的干涉光谱，从而根据光谱分析仪显示的强度与波长对应关系得到光纤色散系数。这种测量方法结构较为简单，但是，无论是使用马赫曾德尔干涉仪或是迈克尔逊干涉仪，环境因素对参考臂或是待测臂都具有一定影响，因此这种方法可测量的光纤长度非常短。文献(LGCohen,CLin,“Pulsedelaymeasurementsinthezeromaterialdispersionwavelengthregionforopticalfibers”.ApplOpt,1977,Vol.16,No.12,pp:3136-3139.)飞行时间技术是使用不同中心波长的可调滤波器或单色器对宽带脉冲进行滤波，接着测量经过待测光纤的时域光脉冲时间延迟进而得出光纤色散级系数。因此相比于以上两种测量技术，通过测量不同波长光脉冲之间的时延量获得色散值的飞行时间技术，方法简单、装置成本低、测量长度长。但是这种技术是通过一个窄带透射峰滤出单个波长成分进行时间延迟测量，这也就意味着，待测光纤对不同波长成分的色散系数需要通过多次改变滤波器进行测量，这大大增加了测量装置随时间变化对测量结果精确性的影响，不利于测量结果缺少准确性。因此，需要对现有的光纤色散测量进行深入研究，提高测量准确率，实现最佳的元器件配置效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前传统飞行时间技术的测量精确性受装置时间变化影响的问题，提供一种结构简单、成本较低、测量迅速、结果精确的测量装置及方法。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置，包括：飞秒脉冲激光器、梳状光滤波器、光电探测器、光谱分析仪、采样示波器和耦合器；所述飞秒脉冲激光器的第一端口、梳状光滤波器、耦合器的输入端通过光纤顺次相连产生多个窄带峰组成的切片光谱；所述耦合器的输出端和光电探测器的输入口通过待测光纤相连引入色散；耦合器的另一个输出端和光谱分析仪通过光纤相连；光电探测器的输出口和采样示波器的输入口连接；飞秒脉冲激光器的第二端口和采样示波器的外触发输入口通过同轴线相连。进一步的，还包括光衰减器，用于降低输入待测光纤的功率；所述光衰减器设于所述飞秒脉冲激光器、梳状光滤波器之间。进一步的，所述梳状光滤波器包括Sagnac环路滤波器和保偏光纤，所述Sagnac环路滤波器上带有所述保偏光纤。更进一步的，所述梳状光滤波器还包括第一光偏振控制器、第二光偏振控制器、耦合器和光隔离器，所述第一光偏振控制器一端、第二光偏振控制器一端分别与所述Sagnac环路滤波器两端连接；所述第一光偏振控制器另一端、第二光偏振控制器另一端分别与所述耦合器连接，所述耦合器还与所述光隔离器连接。进一步的，所述飞秒脉冲激光器是被动锁模飞秒脉冲激光器。与上述装置对应的，本专利技术还提供一种用于利用波长-时间映射进行光纤色散测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、飞秒脉冲激光器输出飞秒脉冲，被传输给具有许多按一定频率间隔相同排列窄带峰组成的功率传输谱的梳状光滤波器；S2、所述梳状光滤波器将所述飞秒脉冲光谱切割为多个相等频率间隔窄带峰组成的切片光谱，所述切片光谱的自由光谱范围与梳状光滤波器功率传输频谱相同；S3、所述切片光谱经耦合器后输入到待测光纤中，在待测光纤的色散作用下不同波长成分的波速发生变化，使得各切片间隔产生变化；S4、基于波长-时间映射关系，从待测光纤输出的光脉冲信号在经过光电探测器后转换为微波脉冲信号，该微波脉冲信号在在采样示波器上显示得到与切片光谱相似的时域波形；S5、所述采样示波器可一次测得多个相邻波峰时间间隔，根据测得的波峰时间间隔与波峰在切片光谱中对应切片的自由光谱范围的关系，以及最小二乘拟合计算得到各波长在待测光纤中的色散系数。进一步的，所述步骤S1的飞秒脉冲被传输给梳状光滤波器之前还经过光衰减器，所述光衰减器降低所述飞秒脉冲输入到待测光纤的功率。进一步的，所述步骤S1中采用的飞秒脉冲激光器为被动锁模飞秒脉冲激光器。更进一步的，所述步骤S1中的梳状光滤波器由一个Sagnac环路滤波器、保偏光纤、第一光偏振控制器、第二光偏振控制器、一个耦合器和一个光隔离器组成，所述Sagnac环路滤波器上带有所述保偏光纤，所述第一光偏振控制器一端、第二光偏振控制器一端分别与所述Sagnac环路滤波器两端连接；所述第一光偏振控制器另一端、第二光偏振控制器另一端分别与所述耦合器16连接，所述耦合器还与所述光隔离器连接。更进一步的，所述步骤S3中的所述切片光谱输入耦合器后能被与耦合器连接的光谱分析仪检测到光谱的谱形以及自由光谱的范围。本专利技术与现有技术相比，有益效果是：采用本装置及方法操作方便，无需设置可调滤波器或是单色器，而且仅需一次测量即可获得待测光纤在多个波长下的色散系数，具有结构简单、成本较低、测量迅速、结果精确等优点。附图说明图1是一种利用波长-时间映射进行光纤色散本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用波长‑时间映射进行光纤色散测量的装置，其特征在于，包括：飞秒脉冲激光器(1)、梳状光滤波器(3)、光电探测器(4)、光谱分析仪(5)、采样示波器(6)和耦合器(7)；所述飞秒脉冲激光器(1)的第一端口(a)、梳状光滤波器(3)、耦合器(7)的输入端(9)通过光纤顺次相连产生多个窄带峰组成的切片光谱；所述耦合器(7)的输出端(10)和光电探测器(4)的输入口通过待测光纤(8)相连引入色散；耦合器(7)的另一个输出端(11)和光谱分析仪(5)通过光纤相连；光电探测器(4)的输出口和采样示波器(6)的输入口连接；飞秒脉冲激光器(1)的第二端口(b)和采样示波器(6)的外触发输入口通过同轴线相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置，其特征在于，包括：飞秒脉冲激光器(1)、梳状光滤波器(3)、光电探测器(4)、光谱分析仪(5)、采样示波器(6)和耦合器(7)；所述飞秒脉冲激光器(1)的第一端口(a)、梳状光滤波器(3)、耦合器(7)的输入端(9)通过光纤顺次相连产生多个窄带峰组成的切片光谱；所述耦合器(7)的输出端(10)和光电探测器(4)的输入口通过待测光纤(8)相连引入色散；耦合器(7)的另一个输出端(11)和光谱分析仪(5)通过光纤相连；光电探测器(4)的输出口和采样示波器(6)的输入口连接；飞秒脉冲激光器(1)的第二端口(b)和采样示波器(6)的外触发输入口通过同轴线相连。2.根据权利要求1所述的一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置，其特征在于，还包括光衰减器(2)，用于降低输入待测光纤(8)的功率；所述光衰减器(2)设于所述飞秒脉冲激光器(1)、梳状光滤波器(3)之间。3.根据权利要求1或2所述的一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置，其特征在于，所述梳状光滤波器(3)包括Sagnac环路滤波器(12)和保偏光纤(13)，所述Sagnac环路滤波器(12)上带有所述保偏光纤(13)。4.根据权利要求3所述的一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置，其特征在于，所述梳状光滤波器(3)还包括第一光偏振控制器(14)、第二光偏振控制器(15)、耦合器(16)和光隔离器(17)，所述第一光偏振控制器(14)一端、第二光偏振控制器(15)一端分别与所述Sagnac环路滤波器(12)两端连接；所述第一光偏振控制器(14)另一端、第二光偏振控制器(15)另一端分别与所述耦合器(16)连接，所述耦合器(16)还与所述光隔离器(17)连接。5.根据权利要求1所述的一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置，其特征在于，所述飞秒脉冲激光器(1)是被动锁模飞秒脉冲激光器。6.一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的方法，其特征在于，包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：池灏，周鸿博，杨淑娜，唐向宏，杨波，欧军，翟彦蓉，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33