一种超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置，所述测量装置包括超宽波段光源模块、光程调制与解调模块、信号检测与处理模块和待测器件，其中：超宽波段光源模块提供具有不同中心波长的输入光信号，它们从待测器件的两端分别注入，并从待测器件出射，经过超宽波段光源模块后被光程调制与解调模块所接收；基于白光干涉测量原理，通过调节光程调制与解调模块的光程差，同时获得超宽波段白光干涉信号，并将其转换为电信号；信号检测与处理模块根据电信号计算得到与超宽波段光源模块相对应的待测器件的超宽波段偏振特性。该装置能够有效拓宽光学器件分布式偏振串音的测量波长范围，有效提高测量效率，降低测量装置成本。装置成本。装置成本。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置


[0001]本专利技术属于光学测量
，涉及一种测量光学器件分布式偏振串音的装置，具体涉及一种超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置。

技术介绍

[0002]光学相干域偏振特性测量研究始于20世纪90年代，因具有超高偏振测量灵敏度、高空间分辨率、宽测量动态范围、可测量光路长等优点，而得到广泛研究。2013年，哈尔滨工程大学的杨军等人公开了一种光学器件偏振串扰测量的全光纤测试装置(ZL201210379406.6)，解决了高精度白光干涉测量的一些关键技术问题，使偏振串音测量的动态范围能够保持在95dB，同时减小了测试系统的体积，增加了测量稳定性，为光学器件分布式偏振串音的高精度测量与分析奠定了基础。
[0003]目前光纤通信常用的波段为850nm波段(850nm
‑
Band，850nm波段：850nm)、O波段(Original Band，原始波段：1260～1360nm)、E波段(Extended
‑
wavelength Band，扩展波段：1360～1460nm)、S波段(short
‑
wavelength Band，短波长波段：1460nm～1530nm)、C波段(Conventional Band，常规波段：1530nm～1565nm)、L波段(Long
‑
wavelength Band，长波长波段：1565nm～1625nm)、U波段(Ultra
‑
longr/>‑
wavelength Band，超长波段：1625～1675nm)。对于惯导系统来说，不同类型的光纤陀螺工作波长各不相同，对不同工作波长的光纤陀螺的核心光学器件进行偏振特性测量可以准确评估光纤陀螺的性能。集成波导调制器与保偏光纤环作为光纤陀螺的核心光学器件，具有850nm、1310nm、1550nm等多个工作波段，对于一些特殊需求，也会定制不同工作波长的器件，对光纤陀螺核心光学器件的分布式偏振串音进行测试与评估并由此改进制作工艺，对光纤陀螺系统的性能优化具有重大意义。2017年，哈尔滨工程大学的杨军等人公开了一种Y波导器件的双通道光学性能同时测试装置及其Y波导偏振串音识别与处理方法(ZL201410535202.6)，该方法利用白光干涉技术获取集成波导芯片的消光比，可实现高精度、大动态范围的偏振特性测试，实现同时测量Y波导双通道分布式偏振串音。2020年，哈尔滨工程大学的杨军等人公开了一种保偏光纤环分布式偏振串扰双向同时测量装置及方法(ZL202010748503.2)，该方法利用白光干涉技术获取保偏光纤环内分布式偏振串扰，可降低正反向测量差异，测量准确性和可靠性高，可用于保偏光纤环的分布式偏振串扰双向测量、互易性评估以及绕环对称性评价。
[0004]然而，上述用于测量光学器件分布式偏振串音的方案，均是在宽谱光源提供的单一中心波长的输入光信号下对光学器件进行偏振特性测量，无法满足在不同中心波长的输入光信号下对光学器件进行偏振特性测量。而同一光学器件在不同中心波长下，其自身微小的性能参数差异，将会对偏振特性测量带来较为严重的测量误差。因此，需要搭建光学器件对应中心波长下的测量装置对其分布式偏振串音进行测量，考虑到搭建测量装置的成本与测量效率，目前仍然缺乏一种准确有效的装置，能够同时测量光学器件在超宽光谱范围内的分布式偏振串音。

技术实现思路

[0005]为了解决光学器件在超宽光谱范围内测量分布式偏振串音的问题，本专利技术提供了一种超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置。该装置能够在超宽光谱范围内准确同时测量出待测器件的超宽波段偏振特性，能够有效拓宽光学器件分布式偏振串音的测量波长范围，有效提高测量效率，降低测量装置成本。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置，包括超宽波段光源模块、光程调制与解调模块、信号检测与处理模块和待测器件，其中：
[0008]超宽波段光源模块提供具有不同中心波长的输入光信号，它们从待测器件的两端分别注入，并从待测器件出射，经过超宽波段光源模块后被光程调制与解调模块所接收；基于白光干涉测量原理，通过调节光程调制与解调模块的光程差，同时获得超宽波段白光干涉信号，并将其转换为电信号；信号检测与处理模块根据电信号计算得到与超宽波段光源模块相对应的待测器件的超宽波段偏振特性。
[0009]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0010]1、本专利技术的测量装置基于Mach
‑
Zehnder干涉仪，基于对称性原则在光路结构中加入若干光学波分复用器，有效拓宽光学器件分布式偏振串音的测量波长范围；同时输入光信号从待测器件的两端分别注入，再次双倍拓宽光学器件分布式偏振串音的测量波长范围，简化光路结构，降低测量装置成本。
[0011]2、测量光学器件在不同中心波长下的偏振特性时，共用同一光程扫描器与光学干涉仪，减少光学器件超宽波段偏振特性测量的不一致性，提高测量准确性。
[0012]3、无需复杂的测量流程，能够同时获取光学器件超宽波段白光干涉信号，得到与超宽波段光源模块相对应的待测器件的超宽波段偏振特性，提高测量效率。
[0013]4、采用差分探测的方法，排除白光干涉信号直流项的影响，提高装置信噪比。
[0014]5、本专利技术的测量装置采用光纤光路搭建而成，具有体积小、受气流与环境光的影响几乎为零、稳定性好等优点。
附图说明
[0015]图1是超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置原理图；
[0016]图2是基于Mach
‑
Zehnder干涉仪的白光相干域偏振测量装置原理图；
[0017]图3是超宽波段光源模块中光信号的光路传输路径图；
[0018]图4是超宽波段白光干涉信号在光程调制与解调模块中信号分离路径图；
[0019]图5是双波长分布式光学偏振串音同时测量装置原理图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0021]本专利技术是对基于白光干涉原理的光学相干域偏振测试系统(OCDP)的一种技术改进。基于Mach
‑
Zehnder干涉仪的白光相干域偏振测量装置的工作原理如图2所示，以测量保
偏光纤的偏振特性为例，宽谱光源51提供高稳定宽谱偏振光，经过起偏器52后的输入光信号I0注入到待测保偏光纤53的慢轴中(快轴时，原理相同)。当输入光信号601经过待测保偏光纤53中的微扰点602(由内部缺陷或者外部压力等原因形成)时，慢轴中光信号的一部分光能量就会耦合到正交的快轴中，形成耦合光ρI0，ρ为偏振耦合系数，剩余的传输光I0(1
‑
ρ)依旧沿着慢轴传输。当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置，其特征在于所述测量装置包括超宽波段光源模块、光程调制与解调模块、信号检测与处理模块和待测器件，其中：超宽波段光源模块提供具有不同中心波长的输入光信号，它们从待测器件的两端分别注入，并从待测器件出射，经过超宽波段光源模块后被光程调制与解调模块所接收；基于白光干涉测量原理，通过调节光程调制与解调模块的光程差，同时获得超宽波段白光干涉信号，并将其转换为电信号；信号检测与处理模块根据电信号计算得到与超宽波段光源模块相对应的待测器件的超宽波段偏振特性。2.根据权利要求1所述的超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置，其特征在于所述超宽波段光源模块包括第na宽谱光源、第nb宽谱光源、第na波分复用器、第nb波分复用器、第一1
×
n光纤耦合器、第二1
×
n光纤耦合器、第三1
×
n光纤耦合器、第四1
×
n光纤耦合器；所述第na波分复用器上设有第一端口、第二端口和第三端口；所述第nb波分复用器上设有第一端口、第二端口和第三端口；所述第na宽谱光源提供第na输入光信号I
na
，I
na
经过第na波分复用器的第一端口进入第na波分复用器，经过第na波分复用器耦合后，由第na波分复用器的第三端口进入第一1
×
n光纤耦合器后注入待测器件，经过待测器件出射后进入第二1
×
n光纤耦合器，I
na
经过第nb波分复用器的第三端口进入第nb波分复用器，经过第nb波分复用器分离后，I
na
由第nb波分复用器的第二端口进入第四1
×
n光纤耦合器，由光程调制与解调模块接收第四1
×
n光纤耦合器输出的光信号；所述第nb宽谱光源提供第nb输入光信号I
nb
，I
nb
经过第nb波分复用器的第一端口进入第nb波分复用器，经过第nb波分复用器耦合后，由第nb波分复用器的第三端口进入第二1
×
n光纤耦合器后注入待测器件，经过待测器件出射后进入第一1
×
n光纤耦合器，I
nb
经过第na波分复用器的第三端口进入第na波分复用器，经过第na波分复用器分离后，I
nb
由第na波分复用器的第二端口进入第三1
×
n光纤耦合器，由光程调制与解调模块接收第三1
×
n光纤耦合器输出的光信号；所述光程调制与解调模块包括第一2
×
2光纤耦合器、第二2
×
2光纤耦合器、第五1
×
n光纤耦合器、第六1
×
n光纤耦合器、光纤环形器、光纤准直透镜、光程扫描器、第nc波分复用器、第nd波分复用器、第na差分探测器I、第na差分探测器II、第nb差分探测器I和第nb差分探测器II；所述第一2
×
2光纤耦合器上设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述第二2
×
2光纤耦合器上设有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述第nc波分复用器上设有第一端口、第二端口和第三端口；所述第nd波分复用器上设有第一端口、第二端口和第三端口；所述第四1
×
n光纤耦合器输出的第na输入光信号进入第一2
×
2光纤耦合器的第二输入端；第一2
×
2光纤耦合器的第一输出端输出一部分第na输入光信号，作为第na参考光信号输出至第二2
×
2光纤耦合器的第一输入端，光纤环形器接收第一2
×
2光纤耦合器的第二输出端输出的另一部分第na输入光信号并传输至光纤准直透镜，光纤准直透镜接收的光信号经由光程扫描器反射后经由光纤准直透镜输出，作为第na扫描光信号输出至第二2
×
2光纤耦合器的第二输入端；
所述第三1
×
n光纤耦合器输出的第nb输入光信号进入第一2
×
2光纤耦合器的第一输入端；第一2
×
2光纤耦合器的第一输出端输出一部分第nb输入光信号，作为第nb参考光信号输出至第二2
×
2光纤耦合器的第一输入端，光纤环形器接收第一2
×
2光纤耦合器的第二输出端输出的另一部分第nb输入光信号并传输至光纤准直透镜，光纤准直透镜接收的光信号经由光程扫描器反射后经由光纤准直透镜输出，作为第nb扫描光信号输出至第二2
×
2光纤耦合器的第二输入端；所述第二2
×
2光纤耦合器的第一输出端连接第五1
×
n光纤耦合器，干涉后的超宽波段光信号由第nc波分复用器的第三端口进入第nc波分复用器，经过第nc波分复用器分离后，由第nc波分复用器的第一端口输出与第na宽谱光源中心波长相对应的第na白光干涉信号，由第nc波分复用器的第二端口输出与第nb宽谱光源中心波长相对应的第nb白光干涉信号；所述第二2
×
2光纤耦合器的第二输出端连接第六1
×
n光纤耦合器，干涉后的超宽波段光信号由第nd波分复用器的第三端口进入第nd波分复用器，经过第nd波分复用器分离后，由第nd波分复用器的第一端口输出与第na宽谱光源中心波长相对应的第na白光干涉信号，由第nd波分复用器的第二端口输出与第nb宽谱光源中心波长相对应的第nb白光干涉信号；所述第na差分探测器I、第na差分探测器II对第nc波分复用器的第一端口与第nd波分复用器的第一端口输出的第na白光干涉信号进行差分探测并转化为电信号；所述第nb差分探测器I、第nb差分探测器II对第nc波分复用器的第二端口与第nd波分复用器的第二端口输出的第nb白光干涉信号进行差分探测并转化为电信号；所述信号检测与处理模块包括信号采集与处理单元和计算机；所述信号采集与处理单元同时接收第na差分探测器I、第na差分探测器II、第nb差分探测器I、第nb差分探测器II输出的电信号并传输至计算机；所述计算机利用偏振串音检测与处理算法得到计算得到与超宽波段光源模块相对应的待测器件的超宽波段偏振特性；所述n为正整数且n≧2。3.根据权利要求2所述的超宽光谱范围分布式光学偏振串音的测量装置，其特征在于所述第na波分复用器、第nb波分复用器、第nc波...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，钱彦宇，苑勇贵，朱云龙，党凡阳，张翔，祝海波，杨木森，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：