使用锯齿型金属长周期光栅测试保偏光纤参数方法和装置，涉及到保偏光纤拍长、双折射、保偏光纤温度稳定性等偏振相关参数的测量。包含宽带光源；锯齿型金属长周期光栅，该光栅由公的锯齿部分与母的Ｖ型槽相匹配，公的相邻锯齿间的距离为光栅周期，决定测量的波长范围；金属长周期光栅和被测保偏光纤的部分一起置于温度控制器中。由于双折射的存在，同阶耦合模将分裂，在光谱仪上显示有波长差，通过波长差及其金属光栅的周期就可以求出保偏光纤的双折射，通过测得的双折射进而得到保偏光纤的偏振相关的其它参数。改变温度控制系统的温度就可以得到保偏光纤偏振温度相关的特性。具有结构紧凑、易于实施、响应速度快、测试精度高和测量准确等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种使用锯齿型金属长周期光栅测试保偏光纤参数的方法和装置，属于光纤通信、光纤传感、仪器仪表领域。
技术介绍
保偏光纤(PMFPolarization Maintaining Fiber)是一类具有重要使用价值的特种光纤，对线偏振光具有较强的偏振保持能力，并且与普通单模光纤有良好的兼容性，广泛应用于光纤陀螺、高精度相位型光纤水听器、干涉型光纤传感器以及相干光通信、偏振复用光通信、保偏光纤放大器等众多领域。要求光信号在光纤中传输足够长的距离后，在输出端仍能保持输入端原先的偏振态不变，如果传输过程中导致输出端光波偏振相差π/2，结果将造成信号严重劣化，因此保偏光纤的拍长等参数及其温度特性的测试非常重要。保偏光纤只允许和其主轴方向一致的光的偏振模在其中传输。所以，决定保偏光纤光学特性的参数不但有和普通单模光纤相同的如模场直径、截止波长等，还有决定其保偏性能的参数如双折射、拍长及消光比等。其中，双折射的测量简单直观，且能较好的反映光纤保偏能力的强弱，保偏光纤的其它参数通过双折射可以很容易地简单计算得到。目前，测量拍长主要有以下几种方法①散射法即直接观察法；②剪断法；③扭转法；④磁光或电光调制法；⑤侧向压力法等。这些测试需要偏振的激光源，调整输入光的偏振态使之与被测保偏光纤的主轴对齐。为了保证输入光的偏振态与保偏光纤的夹角尽可能的小，需要起偏棱镜、准直透镜等分立元件，调整非常困难，这些元器件本身的消光比、双折射限制了测试的精度；另外测试时间长，容易产生误差。在微弯的作用下，在光纤上形成长周期光栅。光纤传输的基模LP01模要向包层模耦合，耦合方程如下dAcodz=iσ1μ-01cl-coAco+iΣμk1μ-01cl-coBμclexp(-i2δ1μ-01cl-coz)---(1)]]>Σ[dBμcldz=-ik1μ-01cl-coAcoexp(i2δ1μ-01cl-coz)]---(2)]]>其中，A、B为正反方向传输模的幅度，cl表示包层，co表示纤芯，μ指模的阶次，σ为自耦合系数，k为互耦合系数，失配系数为δ1μ-01cl-co≡12(β01co-β1μcl-2πΛ)---(3)]]>其中，β为传输常数，A为长周期金属光栅的周期，由(3)式可得长周期光栅的相位匹配条件为β01co-β1μcl=2πΛ---(4)]]>从公式(1)～(4)可以推出长周期光栅把能量从芯模耦合到包层模的传输透射功率的强度和波长位置。对于保偏光纤，基模由x偏振分量和y偏振分量组成，在长周期光栅的同阶次耦合包层模中会分裂成不同波长位置。不失一般性，不妨设x偏振分量为慢轴，那么同阶次耦合模波长差为 Δλ1=(nco01x-ncl0lx)Λ-(nco01y-ncl0ly)Λ=(neff0lx-neff0ly)Λ---(5)]]>同阶次波长差可以通过光谱仪检测得到，长周期金属光栅的周期已知，可以得到保偏光纤的双折射为B=neff0lx-neff0ly=Δλl/Λ---(6)]]>得到了保偏光纤的双折射，保偏光纤的其它与偏振特性相关的参数很容易通过已知的关系得到。
技术实现思路
目前测量保偏光纤的拍长需要偏振的激光源，调整输入光的偏振态使之与被测保偏光纤的主轴对齐。为了保证输入光的偏振态与保偏光纤的夹角尽可能的小，需要起偏棱镜、准直透镜等分立元件，调整非常困难，这些元器件本身的消光比、双折射限制了测试的精度。另外测试时间长，容易产生误差。为了克服上述测试方法的不足，本专利技术提供一种使用锯齿型金属长周期光栅测试保偏光纤参数的方法和装置。保偏光纤拍长、双折射、保偏光纤温度稳定性等偏振相关参数的测量方法包含一个宽带光源；一个锯齿型金属长周期光栅，该光栅由上下两部份组成，上部分为公，下部分为母，母为一个V型槽，公的锯齿部分与母的V型槽相匹配，公的相邻锯齿间的距离为光栅周期，决定测量的波长范围；在金属长周期光栅的两端有固定夹子固定保偏光纤；金属长周期光栅上下两部份置于同一底板上，光栅上下两部份的咬合程度由旋转精密丝杠，在金属长周期光栅上施加压力来控制；金属长周期光栅和被测保偏光纤的部分一起置于温度控制器中。金属长周期光栅在施力机构的作用下，压迫保偏光纤，在保偏光纤上有规律地形成微弯曲，在保偏光纤中传输的光由于微弯耦合到包层中损耗掉，在光谱仪检测到的输入光的透射谱将出现一些凹陷，凹陷出现的位置由金属光栅的周期与保偏光纤的有效折射率共同决定。由于双折射的存在，同阶耦合模将分裂，在光谱仪上显示有波长差，通过这个波长差及其金属光栅的周期就可以求出保偏光纤的双折射，通过测得的双折射进而得到保偏光纤的偏振相关的其它参数。改变温度控制系统的温度就可以得到保偏光纤偏振温度相关的特性。一种使用锯齿型金属长周期光栅测试保偏光纤参数的装置，包括宽带光源；固定保偏光纤的夹子；金属长周期光栅含有锯齿的上部分，即公的部分；金属长周期光栅含有V型槽的下部分，即母的部分；上下两部分的锯齿与V型槽相匹配，金属长周期光栅上实现施力控制的精密丝杠；放置金属长周期光栅的底板；保偏光纤；光谱仪；温度控制器；其特征是公的相邻锯齿间的距离为光栅周期，决定测量的波长范围；金属长周期光栅的上下两部份置于同一底板上；在金属长周期光栅的两端安装固定保偏光纤的夹子；在宽带光源与光谱仪之间接入一段保偏光纤；保偏光纤的一部分放置在金属长周期光栅的中间；金属长周期光栅上下两部份咬合，金属长周期光栅两端的固定夹子固定保偏光纤；金属长周期光栅和被测保偏光纤的部分一起位于温度控制器中，通过光谱仪检测保偏光纤中长周期光栅的信号。温度控制器为德国Weiss Umwelttechink公司生产的Temperature TestCabinet，型号WT1-180/40；光谱仪为ANDO生产的Optical Spectrum Analyzer，型号AQ6317。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种使用锯齿型金属长周期光栅测试保偏光纤参数的方法，包括如下步骤步骤1制备一个锯齿型金属长周期光栅，该光栅由上下两部份组成，上部分为公，下部分为母，母为一个V型槽，公的锯齿部分与母的V型槽相匹配，公的相邻锯齿间的距离为光栅周期，决定测量的波长范围；步骤2在金属长周期光栅的两端安装固定保偏光纤的夹子；步骤3金属长周期光栅上下两部份置于同一底板上；步骤4在宽带光源与光谱仪之间接入一段保偏光纤；步骤5将接入保偏光纤的一部分放置在金属长周期光栅的中间；步骤6将光栅上下两部本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使用锯齿型金属长周期光栅测试保偏光纤参数的方法，其特征是：包括如下步骤：步骤１：制备一个锯齿型金属长周期光栅，该光栅由上下两部份组成，上部分为公，下部分为母，母为一个Ｖ型槽，公的锯齿部分与母的Ｖ型槽相匹配，公的相邻锯齿间 的距离为光栅周期，决定测量的波长范围；步骤２：在金属长周期光栅的两端安装固定保偏光纤的夹子；步骤３：金属长周期光栅上下两部份置于同一底板上；步骤４：在宽带光源与光谱仪之间接入一段保偏光纤；步骤５：将接入保偏光 纤的一部分放置在金属长周期光栅的中间；步骤６：将光栅上下两部份咬合，并用金属长周期光栅两端的固定夹子固定保偏光纤；步骤７：金属长周期光栅和被测保偏光纤的部分一起置于温度控制器中；步骤８：旋转精密丝杠，在金属长周期光栅 上施加压力，压迫保偏光纤，在保偏光纤上有规律地形成微弯曲，即在保偏光纤上形成长周期光栅；步骤９：通过光谱仪检测保偏光纤中长周期光栅的同阶次耦合包层模所分裂成的不同波长位置，获得同阶次波长差，长周期金属光栅的周期已知，可以得到保偏光纤 的双折射；步骤１０：通过测得的双折射进而得到保偏光纤的偏振相关的其它参数，改变温度控制系统的温度就可以得到保偏光纤偏振温度相关的特性。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：裴丽，赵瑞峰，祁春惠，宁提纲，童治，刘艳，谭中伟，延凤平，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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