CN103900798B - 一种带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置。包括宽谱光源、待测偏振器件、光程相关光路、窄带光源、光纤干涉信号解调模块、信号处理系统，其特征是由波分复用器和光纤耦合器构成两个嵌套复用的Mach-Zehnder干涉仪，它们共用同一个光学延迟线；一个干涉仪用于偏振相干测量的光程相关解调，另外一个完成光学延迟线光程扫描位置和均匀性校正；基于3×3耦合器的无源调制光路实现干涉仪信号的快速解调，同时获得精确光程扫描位置和白光干涉信号幅度。该装置可以实现光程扫描精确性的在线校正，消除光路受外界环境影响引起的畸变，具有体积小、测量精度高、等优点，能广泛用于白光干涉测量原理与技术领域。

Description

一种带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置

技术领域

本发明涉及的是一种光纤测量装置，具体涉及到一种带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置。

背景技术

光学相干域偏振测量技术(OCDP)是一种高精度分布式偏振耦合测量技术，它基于宽谱光干涉原理，通过扫描式光学干涉仪进行光程补偿，实现不同偏振模式间的干涉，可对偏振串扰的空间位置、偏振耦合信号强度进行高精度的测量与分析，进而获得光学偏振器件的消光比、拍长等重要参数。OCDP技术作为一种非常有前途的分布式光学偏振性能的检测方法，被广泛用于保偏光纤制造、保偏光纤精确对轴、器件消光比测试等领域。与其他如：偏振时域反射技术(POTDR)、光频域反射技术(OFDR)、光相干域反射技术(OCDR)等分布式检测方法与技术相比，OCDP技术具有结构简单、高空间分辨率(5～10cm)、大测量范围(测量长度几公里)、超高测量灵敏度(耦合能量-80～-100dB)及超大动态范围(10⁸～10¹⁰)等优点，非常有希望发展成为一种高精度、通用测试技术和系统。由于它最为直接和真实地描述了信号光在光纤光路中的传输行为，所以特别适合于对光纤器件、组件，以及光纤陀螺等高精度、超高精度干涉型光纤传感光路进行测试和评估。

早在80年代，国外已经在就提高偏振检测精度开始了研究。20世纪90年代初，法国HerveLefevre等人(Methodforthedetectionofpolarizationcouplingsinabirefringentopticalsystemandapplicationofthismethodtotheassemblingofthecomponentsofanopticalsystem,USPatent4893931)首次公开了基于白光干涉原理的OCDP系统，它采用超辐射发光二极管(SLD)作为光源和空间干涉光路作为光程相关测量结构。法国Photonetics公司根据此专利研制了WIN-P125和WIN-P400两种型号OCDP测试系统，主要用于较短(500m)和较长(1600m)保偏光纤的偏振特性分析。其主要性能为偏振串扰灵敏度为-70dB、动态范围为70dB。韩国Fiberpro公司推出了的ICD800主要用于替换WIN-P系列OCDP系统，空间分辨率为10cm，扫描保偏光纤长度增加到1000m，灵敏度提高到-80dB。

2011年，美国通用光电公司(GeneralPhotonicsCorporation)的姚晓天等人公开了一种用于保偏光纤和光学双折射材料中分布式偏振串扰测量的全光纤测量系统(MeasuringDistributedPolarizationCrosstalkinPolarizationMaintainingFiberandOpticalBirefringentMaterial，US20110277552)，利用在光程相关器之前增加光程延迟器，抑制偏振串扰测量时杂散白光干涉信号的数量和幅度。该方法可以将全光纤测量系统的偏振串扰灵敏度提高到-95dB，但动态范围保持在75dB。

同年，天津大学张红霞等人公开了一种光学偏振器件消光比的检测方法和检测装置(中国专利申请号：CN201110052231.3)，同样采用空间干涉光路作为OCDP的核心装置，通过检测耦合点的耦合强度，推导出偏振消光比。该装置适用于保偏光纤、保偏光纤耦合器、偏振器等多种光学偏振器件。其与HerveLefevre等人的方案相比，技术性能和指标相近。

2012年，本发明的申请人公开了一种光学器件偏振串扰测量的全光纤测试装置(中国专利申请号：CN201210379406)，此发明采用全光纤测试装置，具有测量精度高、较好温度和振动稳定性，可用于光学器件偏振性能的高精度测量与分析。同年，本发明的申请人又公开了一种提高光学器件偏振串扰测量性能的装置及方法(中国专利申请号：CN201210379407)，此发明可以极大地抑制噪声幅度，提高偏振串扰测量的灵敏度和动态范围。

光学相干域偏振测量技术(OCDP)通过扫描式光学干涉仪进行光程补偿，实现不同偏振模式间的干涉，可对偏振串扰的空间位置、偏振耦合信号强度及光纤长度变化等进行高精度的测量与分析，进而获得光学偏振器件的消光比、拍长等重要参数。光学延迟线的扫描均匀性及位移精度直接影响OCDP的测量精度，而目前公开的文献中没有关于OCDP光程扫描均匀性校正的报道，因此提高光学延迟线的扫描均匀性及位移精度对提高OCDP的测量精度及应用推广具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精度高、能广泛用于白光干涉测量的带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括光源模块200、第1连接器211、待测光纤器件212、第2连接器213、Mach-Znhder结构的光程相关光路220、DFB光源241、1310隔离器242、光纤干涉信号解调模块230和信号处理系统260，

(1)光源模块由宽谱光源201、2/98耦合器202、第一光电探测器203、1550隔离器204及0°起偏器205组成，宽谱光源201与2/98耦合器202的第2输入端C11连接，第一光电探测器203与2/98耦合器202的第1输出端C13端连接，2/98耦合器202的第2输出端C14与1550隔离器204连接，再依次连接0°起偏器205、第1连接器211、待测光纤器件212与第2连接器213，最后通过45°起偏器206与Mach-Znhder结构的光程相关光路220连接，Mach-Znhder结构的光程相关光路220的光电信号及可移动光学反射镜225的控制信号均通过信号线传输至信号处理系统260；DFB光源241与1310隔离器242连接，通过第1耦合器第2输入端C22与Mach-Zehnder结构的光程相关光路220连接；光程相关光路220输出光信号通过光纤干涉信号解调模块230，然后输出至信号处理系统260；可移动光学反射镜225的控制信号通过信号线与信号处理系统260连接；

(2)光程相关光路220由45°起偏器206、2×2耦合器221、三端口光纤环形器222、自聚焦透镜223、λ/2波片224、参考臂光纤226、测量臂光纤228、可移动光学反射镜225的第1镜面M1，及波分复用器227、229组成；2×2耦合器221的第2输出端C24连接参考臂光纤226、第1波分复用器227的输入端W11，通过第1波分复用器227与光纤干涉信号解调模块230连接；2×2耦合器221的第1输出端C23连接三端口光纤环形器222的输入端Cc1三端口光纤环形器222的第1输出端Cc2连接自聚焦透镜223、λ/2波片224及可移动光学反射镜225，三端口光纤环形器222的第2输出端Cc3连接测量臂光纤228、第2波分复用器229的输入端W21及光纤干涉信号解调模块230；

(3)光纤干涉信号解调模块230由第1至第4单模光纤231、232、233、234和1550波长3×3耦合器235及1310波长3×3耦合器236组成，第1波分复用器227的1550输出端W12连接第1单模光纤231、1550波长3×3耦合器235的第1输入端C31；第2波分复用器229的1550输出端W22连接第3单模光纤233、1550波长3×3耦合器235的第2输入端C32；第1波分复用器227的1310输出端W13连接第2单模光纤232、1310波长3×3耦合器236的第1输入端C41；第2波分复用器229的1310输出端W23连接第4单模光纤234、1310波长3×3耦合器236的第2输入端C42；

(4)信号处理系统260由第1至第6光电探测器263、264、265、266、267、268、信号处理模块261和计算机262组成，第1、2、3光电探测器263、264、265分别连接1550波长3×3耦合器235的第1、2、3输出端C33、C34、C35；第4、5、6光电探测器266、267、268分别连接1310波长3×3耦合器236的第1、2、3输出端C43、C44、C45；第1至第6光电探测器263、264、265、266、267、268通过信号处理模块261连接至计算机262，可移动光学反射镜225通过信号线连接到信号处理模块261。

所述的0°起偏器205、45°起偏器206、第1至第2连接器211、213、待测光纤器件212、第1至第3光电探测器263、264、265的波长工作范围能够覆盖宽谱光源201的发射光谱；0°起偏器205、45°起偏器206的输出尾纤及待测光纤器件212均工作在单模、偏振保持状态，其余器件仅工作在单模状态。

波分复用器227、229能够将叠加在一起的1550nm波长和1310nm波长的激光分离。

1310隔离器242、第4至第6光电探测器266、267、268的波长工作范围能够覆盖窄线宽DFB光源241的发射光谱。

光程相关光路220能够在1550nm和1310nm双波长下工作。

光程相关光路220和光纤干涉信号解调模块230中，可移动光学反射镜225处于运动起点位置时，光程相关光路220的光程相关参考臂C24+226+W11+227+W12+231+C31+235的绝对光程略大于光程相关扫描臂C23+Cc1+2Cc2+2gr1+2l+Cc3+228+W21+229+W22+233+C32+235，可移动光学反射镜225连续移动的范围l大于待测光学器件耦合光与传输光之间的最大光程差异；两臂光信号在1550波长3×3耦合器235输出端C33、C34、C35形成干涉条纹被第1、2、3个光电探测器263、264、265转换为待测光学器件耦合光与传输光之间的光程差异信号，实现待测光纤器件212的偏振参数测量。

光程相关光路220和光纤干涉信号解调模块230中，可移动光学反射镜225处于运动起点位置时，光程相关光路220的光程相关参考臂C24+226+W11+227+W13+232+C41+236的绝对光程略大于光程相关扫描臂C23+Cc1+2Cc2+2gr1+2l+Cc3+228+W21+229+W23+234+C42+236；两臂光信号在1310波长3×3耦合器236输出端C43、C44、C45形成干涉条纹被光电探测器250中的第4、5、6光电探测器266、267、268转换为光程扫描位移信号，通过信号处理模块261及计算机262处理转换为光程扫描校准信号，实现对可移动光学反射镜225光程扫描准确性和运动均匀性的评估。

本发明公开了一种在线光程扫描位置和速度校正的光学相干域偏振测量装置，包括宽谱光源、待测偏振器件、光程相关光路、窄带光源、光纤干涉信号解调模块及信号处理系统。在线光程扫描均匀性校正技术采用单模光纤光路实现光程扫描的高精度测量，利用波分复用技术使单频激光干涉位移测量光路与OCDP测量光路实现复用，1550nm宽谱光源用于OCDP，可测量器件偏振衰落及相关信息测量；1310nm窄线宽DFB光源用于单频激光干涉仪，可测量可移动反射镜的扫描均匀性；利用3×3耦合器输出信号的相差特性，实现无源调制干涉信号的解调。该测量技术具有结构简单、测量精度高、具有良好的温度和振动稳定性，广泛用于基于白光干涉测量远离的干涉光程扫描与测试中。

本发明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。ODCP的工作原理如图2所示，以保偏光纤的性能测试为例，由宽谱光源201发出的高稳定宽谱偏振光注入到一定长度的保偏光纤212的慢轴(快轴时，原理相同)。由于制作时几何结构存在缺陷、预先施加应力的非理想作用，或者在外界温度和载荷的作用下，使光纤中存在某缺陷点114。信号光沿慢轴传输时，当信号光传输到缺陷点114时，慢轴中的一部分光能量就会耦合到正交的快轴中，形成耦合光束115，剩余的传输光束116依旧沿着慢轴传输。光纤存在线性双折射Δn(例如：5×10^-4)，使慢轴的折射率大于快轴折射率，当光纤的另外一端输出时(传输距离为l)，则传输在慢轴的传输光116和传输在快轴的耦合光115之间将存在一个光程差Δnl。上述光束通过焊接点或者旋转连接头117，将传输光和耦合光偏振态旋转45°后，进入光程相关器150中。在光程相关器150中，光学分束镜154、固定反射镜155、移动反射镜156组成一个Michelson光学干涉仪。光束115和116经过检偏器151偏振极化后，由分光器154分别均匀地分成两部分。如图3所示，由传输光201和耦合光202组成参考光束，传输在干涉仪的固定臂中，经过固定反射镜155的反射后回到分光器154；由传输光203和耦合光204组成扫描光束，同样经过移动反射镜156的反射后也回到分光器154，两部分光汇聚在探测器159上形成白光干涉信号，被其接收并将光信号转换为电信号。此信号经过信号解调电路141处理后，送入测量计算机142中；测量计算机142另外还要负责控制移动反射镜154实现光程扫描。

光程相关光路220中的测量光束和参考光束分别经过波分复用器227、229，分离出1310nm波长的激光，经过1310波长3×3耦合器236叠加形成干涉信号并且分束，分别被第4、5、6光电探测器266、267、268接收，转换成电信号后进入信号处理模块261，经过处理可获得可移动光学反射镜225)反射镜的位移信息，进而实现光程扫描均匀性校正。

由于3×3耦合器的输出特性，其输出端的干涉信号，两两之间存在相差，第4、5、6光电探测器266、267、268其输出信号可表示为：

P₄＝A+Bcos(φ_F+φ_C2+α(t))(1)

P₅＝A+Bcos(φ_F+φ_C4+α(t))(2)

P₆＝A+Bcos(φ_F+φ_C6+α(t))(3)

其中A表示输出信号直流信号幅度，B表示输出干涉信号的交流幅强，α(t)为可移动光学反射镜225的反射镜移动引起的相位差，φ_F为光路引起的相位变化，φ_C4、φ_C2及φ_C6为3×3耦合器引起的输出相位变化，可知，其两两之间相差2π/3，式(1)、(2)、(3)可写成

P₄＝A+Bcosφ(t)(4)

P₅＝A+Bcos[φ(t)-120°](5)

P₆＝A+Bcos[φ(t)+120°](6)

其中

φ(t)＝φ_F+φ_C2+α(t)(7)

解调算法如图4所示，通过将式(4)、(5)、(6)三项求和，可得

根据式(8)求出直流分量A值，将三路信号的直流分量消除，得

a＝Bcosφ(t)(9)

b＝Bcos[φ(t)-120°](10)

c＝Bcos[φ(t)+120°](11)

式(9)、(10)、(11)分别微分得

d＝-Bφ′(t)sinφ(t)(12)

e＝-Bφ′(t)sin[φ(t)-120°](13)

f＝-Bφ′(t)sin[φ(t)+120°](14)

通过信号其中两路微分后相减，差值再与另一路信号相乘，分别可得

$-a(f-e)=\sqrt{3}{B}^2{\mathrm{\φ}}^{\′}\left(t\right){\cos }^2\mathrm{\φ}\left(t\right)---\left(15\right)$

式(15)、(16)、(17)求和可得

$-a(f-e)-b(f-d)-c(d-e)=\frac{-3\sqrt{3}}{2}{B}^2{\mathrm{\φ}}^{\′}\left(t\right)---\left(18\right)$

三路信号交流部分直接求平方和，可得

$a^2+b^2+c^2=-\frac{3}{2}{B}^2---\left(19\right)$

式(18)与式(19)相除可得积分后为

$\∫\sqrt{3}{\mathrm{\φ}}^{\′}\left(t\right)dt=\sqrt{3}\mathrm{\φ}\left(t\right)+C---\left(20\right)$

式中C为积分后的常数项，此外由于φ(t)中φ_F及φ_C2两项为常数项，所以计算相对位移及速度时，该项可以消去

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}\mathrm{\α}\left(t\right)=\sqrt{3}\mathrm{\φ}\left(t_1\right)+C-\sqrt{3}\mathrm{\φ}\left(t_2\right)-C\\ =\sqrt{3}\[{\mathrm{\φ}}_{C2}+{\mathrm{\φ}}_F+\mathrm{\α}\left(t_1\right)-{\mathrm{\φ}}_{C2}-{\mathrm{\φ}}_F-\mathrm{\α}\left(t_2\right)\]\\ =\sqrt{3}\[\mathrm{\α}\left(t_1\right)-\mathrm{\α}\left(t_2\right)\]\end{array}---\left(21\right)$

根据Δα(t)可获得可移动光学反射镜225的反射镜的位移变化，因此可根据获得的位移信息进行光程扫描位置和速度校正。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)利用波分复用器，实现了光程扫描均匀性测量光路与光学相干域偏振测量仪(OCDP)原有光纤光路的复用，简化了光路结构，降低了成本；

(2)光程扫描均匀性测量光路与相干域偏振测量仪(OCDP)原有光纤光路复合使用，使得温度变化对两套光路影响基本一致，消除了温度不均匀引起的光程扫描均匀性测量误差；

(3)3×3耦合器的加入，使输出的干涉信号互相之间存在120°的相差，可以通过数据微分相减交叉相乘，获得干涉信号的相位变化。去除了有源调制信号，简化了解调系统及光路，提高了系统工作效率，简化光路制作，降低成本；

(4)采用全光纤光路，具有体积小、测量精度高、温度稳定性和抗振动稳定性好等优点，降低了系统使用过程中对环境的要求。

附图说明

图1是带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量(OCDP)光路结构图。

图2是光学相干域偏振测量光学原理示意图；

图3是偏振串扰形成的干涉信号幅度与光程对应关系示意图；

图4是光程校正干涉信号解调算法图。

具体实施方式

为清楚地说明本发明光程均匀性校正技术的方法与装置，结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

采用Mach-Znhder干涉结构的光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置如图1所示，主要光电器件的选择及其参数如下：

(1)宽带光源201的中心波长1550nm、半谱宽度大于45nm，出纤功率大于2mW，消光比大于6dB；

(2)1×2耦合器202工作波长为1550nm，消光比大于20dB，插入损耗小于0.5dB，分光比为2/98；

(3)1550隔离器204的工作波长为1550nm，消光比为30dB，插入损耗小于1dB；

(4)0°起偏器205、45°起偏器206的工作波长为1550nm，消光比为30dB，插入损耗小于1dB，输入端为单模光纤，输出为熊猫型保偏光纤；

(5)第1、2光纤旋转连接器211、213的插入损耗为1dB，消光比优于18dB；

(6)窄线宽DFB光源241的中心波长1310nm、半谱宽度小于1pm，出纤功率大于2mW，消光比大于6dB；

(7)1310隔离器242的工作波长为1310nm，消光比为30dB，插入损耗小于1dB；

(8)2×2耦合器221为双工作波长器件，工作波长为1310nm及1550nm，消光比大于20dB，插入损耗小于0.5dB，参考臂光纤226、测量臂光纤228为双波长工作的单模光纤，波长包括1310nm及1550nm；

(9)三端口光纤环形器为双工作波长器件，包括1310nm及1550nm；

(10)自聚焦准直透镜223的工作波长为1310nm，它与可移动光学反射镜M1(反射率为92％以上)之间的光程扫描距离大约在0～200mm之间变化，平均插入损耗为3.0dB；λ/2波片224工作波长为1310nm及1550nm；

(11)光学延迟线扫描光程范围为0～200mm，直线度10μm，平直度10μm；

(12)1550波长3×3耦合器235工作波长为1550nm，1310波长3×3耦合器236工作波长为1310nm，波分复用器227、229为双波长器件，波长包括1310nm和1550nm，消光比为30dB；

(13)光纤干涉信号解调模块230，采用光路集成方案，使温度对其中各器件的影响一致，提高系统温度及振动稳定性；

(14)第1～7光电探测器263、、264、265、266、267、268、203的光敏材料均为InGaAs，光探测范围为1100～1700nm，如采用NewFocus公司的Nirvana^TM系列2017型平衡探测器。

本发明采用波分复用及3×3耦合器方案，优化光路结构，提高系统测量精度。

包括光源模块200、第1连接器211、待测光纤器件212、第2连接器213、光程相关光路220、DFB光源241、1550隔离器241、光纤干涉信号解调模块230、信号处理系统260。

(1)光源模块由宽谱光源201、2/98耦合器202、第7光电探测器203、1550隔离器204及0°起偏器205组成，宽谱光源201与2/98耦合器202的第2输入端C11连接，第1光电探测器203与2/98耦合器202的第1输出端C13端连接，2/98耦合器202的第2输出端C14与1310隔离器204连接，再依次连接0°起偏器205、第1连接器211、待测光纤器件212与第2连接器213，最后通过与45°起偏器206与Mach-Znhder结构的光程相关光路220连接，光程相关光路220的光电信号及可移动光学反射镜225的控制信号均通过信号线传输至信号处理系统260；DFB光源241与1310隔离器242连接，通过第1耦合器第2输入端C22与Mach-Znhder结构的光程相关光路220连接；光程相关光路220输出光信号通过光纤干涉信号解调模块230，然后输出至信号处理系统260；可移动光学反射镜225的控制信号通过信号线与信号处理系统260连接；

(2)光程相关光路220由45°起偏器206、2×2耦合器221、三端口光纤环形器222、自聚焦透镜223、λ/2波片224、参考臂光纤226、测量臂光纤228、可移动光学反射镜225的第1镜面M1，及波分复用器(227、229)组成；2×2耦合器221的第2输出端C24连接参考臂光纤226、第1波分复用器227的输入端W11，通过第1波分复用器227与光纤干涉信号解调模块230连接；2×2耦合器221的第1输出端C23连接三端口光纤环形器222的输入端Cc1，三端口光纤环形器222的第1输出端Cc2连接自聚焦透镜223、λ/2波片224、可移动光学反射镜225，三端口光纤环形器222的第2输出端Cc3连接测量臂光纤228、第2波分复用器229的输入端W21及光纤干涉信号解调模块230；

(3)光纤干涉信号解调模块230由单模光纤231、232、233、234，3×3耦合器(235、236)组成，其特征是：第1波分复用器227的1550输出端W12连接第1单模光纤231、1550波长3×3耦合器235的第1输入端C31；第2波分复用器229的1550输出端W22连接第3单模光纤233、1550波长3×3耦合器235的第2输入端C32；第1波分复用器227的1310输出端W13连接第2单模光纤232、1310波长3×3耦合器236的第1输入端C41；第2波分复用器229的1310输出端W23连接第4单模光纤234、1310波长3×3耦合器236的第2输入端C42；

(4)信号处理系统260由光电探测器263、264、265、266、267、268、信号处理模块261与计算机262组成，其特征是，第1、2、3光电探测器263、264、265分别连接1550波长3×3耦合器235的第1、2、3输出端33、C34、C35；第4、5、6光电探测器266、267、268分别连接1310波长3×3耦合器236的第1、2、3输出端C43、C44、C45；光电探测器263、264、265、266、267、268通过信号处理模块261连接至计算机262，可移动光学反射镜225通过信号线连接到信号处理模块261；

所述的光程相关光路220和光纤干涉信号解调模块230，可移动光学反射镜225处于运动起点位置时，光程相关光路220的光程相关参考臂(C24+226+W11+227+W12+231+C31+235)的绝对光程略大于光程相关扫描臂(C23+Cc1+2Cc2+2gr1+2l+Cc3+228+W21+229+W22+233+C32+235)，可移动光学反射镜225连续移动的范围l大于待测光学器件耦合光与传输光之间的最大光程差异；两臂光信号在1550波长3×3耦合器235输出端(C33、C34、C35)形成干涉条纹被第1、2、3个光电探测器(263、264、265)转换为待测光学器件耦合光与传输光之间的光程差异信号，实现待测光纤器件212的偏振参数测量；

所述的光程相关光路220及光纤干涉信号解调模块230，可移动光学反射镜225处于运动起点位置时，光程相关光路220的光程相关参考臂(C24+226+W11+227+W13+232+C41+236)的绝对光程略大于光程相关扫描臂(C23+Cc1+2Cc2+2gr1+2l+Cc3+228+W21+229+W23+234+C42+236)；两臂光信号在1310波长3×3耦合器236输出端C43、C44、C45形成干涉条纹被第4、5、6光电探测器266、267、268转换为光程扫描位移信号，通过信号处理模块261及计算机262处理转换为光程扫描校准信号，实现对可移动光学反射镜225光程扫描准确性和运动均匀性的评估；

所述的0°、45°起偏器205、206，第1、第2旋转连接器211、213，待测光纤器件212，第1、2、3光电探测器263、264、265，波长工作范围能够覆盖宽谱光源201的发射光谱；0°、45°起偏器205、206的输出尾纤及待测光纤器件212均工作在单模、偏振保持状态，其余器件仅工作在单模状态；

所述的波分复用器227、229，能够将叠加在一起的1550nm波长和1310nm波长的激光分离；

所述的1310隔离器242，第4、5、6光电探测器266、267、268，波长工作范围能够覆盖窄线宽DFB光源241的发射光谱；

所述的光程相关光路220，能够在1550nm和1310nm双波长下工作。

Claims (5)

1.一种带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置，包括光源模块(200)、第1连接器(211)、待测光纤器件(212)、第2连接器(213)、Mach-Znhder结构的光程相关光路(220)、DFB光源(241)、1310隔离器(242)、光纤干涉信号解调模块(230)和信号处理系统(260)，其特征是：

(1)光源模块由宽谱光源(201)、2/98耦合器(202)、第一光电探测器(203)、1550隔离器(204)及0°起偏器(205)组成，宽谱光源(201)与2/98耦合器(202)的第2输入端(C11)连接，第一光电探测器(203)与2/98耦合器(202)的第1输出端(C13)端连接，2/98耦合器(202)的第2输出端(C14)与1550隔离器(204)连接，再依次连接0°起偏器(205)、第1连接器(211)、待测光纤器件(212)与第2连接器(213)，最后通过45°起偏器(206)与Mach-Znhder结构的光程相关光路(220)连接，Mach-Znhder结构的光程相关光路(220)的光电信号及可移动光学反射镜(225)的控制信号均通过信号线传输至信号处理系统(260)；DFB光源(241)与1310隔离器(242)连接，通过第1耦合器第2输入端(C22)与Mach-Zehnder结构的光程相关光路(220)连接；Mach-Znhder结构的光程相关光路(220)输出光信号通过光纤干涉信号解调模块(230)，然后输出至信号处理系统(260)；可移动光学反射镜(225)的控制信号通过信号线与信号处理系统(260)连接；

(2)Mach-Znhder结构的光程相关光路(220)由45°起偏器(206)、2×2耦合器(221)、三端口光纤环形器(222)、自聚焦透镜(223)、λ/2波片(224)、参考臂光纤(226)、测量臂光纤(228)、可移动光学反射镜(225)的第1镜面(M1)，及波分复用器(227、229)组成；2×2耦合器(221)的第2输出端(C24)连接参考臂光纤(226)、第1波分复用器(227)的输入端(W11)，通过第1波分复用器(227)与光纤干涉信号解调模块(230)连接；2×2耦合器(221)的第1输出端(C23)连接三端口光纤环形器(222)的输入端(Cc1)，三端口光纤环形器(222)的第1输出端(Cc2)连接自聚焦透镜(223)、λ/2波片(224)及可移动光学反射镜(225)，三端口光纤环形器(222)的第2输出端(Cc3)连接测量臂光纤(228)、第2波分复用器(229)的输入端(W21)及光纤干涉信号解调模块(230)；

(3)光纤干涉信号解调模块(230)由第1至第4单模光纤(231、232、233、234)和1550波长3×3耦合器(235)及1310波长3×3耦合器(236)组成，第1波分复用器(227)的1550输出端(W12)连接第1单模光纤(231)、1550波长3×3耦合器(235)的第1输入端(C31)；第2波分复用器(229)的1550输出端(W22)连接第3单模光纤(233)、1550波长3×3耦合器(235)的第2输入端(C32)；第1波分复用器(227)的1310输出端(W13)连接第2单模光纤(232)、1310波长3×3耦合器(236)的第1输入端(C41)；第2波分复用器(229)的1310输出端(W23)连接第4单模光纤(234)、1310波长3×3耦合器(236)的第2输入端(C42)；

(4)信号处理系统(260)由第1至第6光电探测器(263、264、265、266、267、268)、信号处理模块(261)和计算机(262)组成，第1、2、3光电探测器(263、264、265)分别连接1550波长3×3耦合器(235)的第1、2、3输出端(C33、C34、C35)；第4、5、6光电探测器(266、267、268)分别连接1310波长3×3耦合器(236)的第1、2、3输出端(C43、C44、C45)；第1至第6光电探测器(263、264、265、266、267、268)通过信号处理模块(261)连接至计算机(262)，可移动光学反射镜(225)通过信号线连接到信号处理模块(261)。

2.根据权利要求1所述的带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置，其特征是：所述的0°起偏器(205)、45°起偏器(206)、第1至第2连接器(211、213)、待测光纤器件(212)、第1至第3光电探测器(263、264、265)的波长工作范围能够覆盖宽谱光源(201)的发射光谱；0°起偏器(205)、45°起偏器(206)的输出尾纤及待测光纤器件(212)均工作在单模、偏振保持状态，其余器件仅工作在单模状态。

3.根据权利要求1所述的带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置，其特征是：第1波分复用器(227)和第2波分复用器(229)都能够将叠加在一起的1550nm波长和1310nm波长的激光分离。

4.根据权利要求1所述的带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置，其特征是：1310隔离器(242)、第4至第6光电探测器(266、267、268)的波长工作范围能够覆盖窄线宽DFB光源(241)的发射光谱。

5.根据权利要求1所述的带有光程扫描在线校正的光学相干域偏振测量装置，其特征是：Mach-Znhder结构的光程相关光路(220)能够在1550nm和1310nm双波长下工作。