CN107976300B - 一种保偏光纤拍长的测量方法 - Google Patents
一种保偏光纤拍长的测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107976300B CN107976300B CN201711129172.9A CN201711129172A CN107976300B CN 107976300 B CN107976300 B CN 107976300B CN 201711129172 A CN201711129172 A CN 201711129172A CN 107976300 B CN107976300 B CN 107976300B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- optical fiber
- optical
- polarization maintaining
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides
- G01M11/33—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face
- G01M11/331—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides with a light emitter being disposed at one fibre or waveguide end-face, and a light receiver at the other end-face by using interferometer
Abstract
本发明公开了一种基于保偏光纤拍长测量装置的测量方法，其特征在于，包括宽谱光源、光纤起偏器、频谱仪和计算机，宽谱光源经过光纤起偏器进入待测高双折射保偏光纤，待测高双折射保偏光纤信号输出端连接有检偏器，待测高双折射保偏光纤和检偏器共同组成了一个马赫曾德干涉仪，马赫曾德干涉仪信号输出端有电光调制器,电光调制器上的光载微波信号经过色散光纤后入射到高速光电探测器上，高速光电探测器将光信号装换成微波信号并通过低噪放放大，低噪放输出端连接微波功分器；本发明具有处理量大、方便实用等特点。
Description
技术领域
本发明涉及保偏光纤拍长的测量领域，具体为一种保偏光纤拍长的测量方法。
背景技术
保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等过民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对物理量的高精度测量。保偏光纤作为一种特种光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统。
高双折射保偏光纤在光纤陀螺，光纤电流互感器和保偏光器件等领域有广泛的应用。在这些应用中，保偏光纤的保偏性能是决定其应用的关键，一般用拍长来衡量保偏光纤的保偏性能。它反映的就是保偏光纤两偏振本征轴折射率差的大小，即保偏光纤双折射。
偏光纤拍长的测量主要有扭转法、压力法、电光或磁光调制法、光偏振法、剪断法、偏振模色散法、棱镜耦合法、瑞利散射法、波长扫描法、光频域反射计等方法。保偏光纤在拉制过程中，由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降,本发明提供一种保偏光纤拍长的测量装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有保偏光纤在工作过程中，保偏性能难以检测的缺陷，提供一种保偏光纤拍长的测量装置，从而解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种保偏光纤拍长的测量装置，包括包括宽谱光源、光纤起偏器、频谱仪和计算机，宽谱光源经过光纤起偏器进入待测高双折射保偏光纤，待测高双折射保偏光纤末端连接有检偏器，检偏器信号输出端有电光调制器电光调制器上的光载微波信号经过色散光纤后入射到高速光电探测器上，高速光电探测器上的微波信号通过低噪放放大后经过一个微波功分器后，一部分微波信号注入到电光调制器中，一部分微波信号经过频谱仪到达计算机。
作为本发明的一种优选技术方案，待测高双折射保偏光纤与光纤起偏器采用熔接的方式连接,熔接角度为45°，使其连接处非常紧密结实，不会出现空隙。
作为本发明的一种优选技术方案，电光调制器、色散光纤、高速光电探测器、低噪放和微波功分器组成光电振荡器，将光信号变微波信号，使其得以数据化，有利于分析计算和循环使用。
作为本发明的一种优选技术方案，宽谱光源可采用高斯型或矩形光源作为发射光源，使得发射光源的选择性更高。
本发明所达到的有益效果是：本发明为一种保偏光纤拍长的测量装置，通过待测高双折射保偏光纤和检偏器共同组成了一个马赫曾德干涉仪，使得宽谱光源经该干涉仪后，当干涉仪两臂光程差在光源相干范围内时，在干涉仪的输出端将产生干涉条纹，该干涉条纹在频域上为一正弦梳状谱；利用熔接，将待测高双折射保偏光纤与光纤起偏器紧紧连接，使其不会出现空隙，同时也是非常稳固；不会出现组装繁琐、容易脱落、连接不稳、美观度差的问题。通过电光调制器，色散光纤，高速光电探测器，低噪放和微波功分器构成光电振荡器环路，将光信号装换成微波信号并测量输出微波信号的中心频率，使其得以大数据化，大大节约了人力物力和时间，提高了准确度。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明系统框架结构示意图。
图中标号：101、宽谱光源；102、光纤起偏器；103、待测高双折射保偏光纤；104、检偏器；105、电光调制器；106、色散光纤；107、高速光电探测器；108、低噪放；109、微波功分器；201、频谱仪；202、计算机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：如图1所示，本发明提供一种保偏光纤拍长的测量装置，其特征在于，包括宽谱光源101、光纤起偏器102、频谱仪201和计算机202；宽谱光源101经过光纤起偏器102进入待测高双折射保偏光纤103，待测高双折射保偏光纤103信号输出端连接有检偏器104，待测高双折射保偏光纤103和检偏器104共同组成了一个马赫曾德干涉仪，马赫曾德干涉仪信号输出端有电光调制器105，电光调制器105上的光载微波信号经过色散光纤106后入射到高速光电探测器107上，高速光电探测器107将光信号装换成微波信号并通过低噪放108放大，低噪放108输出端连接微波功分器109，微波功分器109将一部分微波信号注入到电光调制器105中，同时将另一部分微波信号输入频谱仪201，频谱仪201末端连接计算机202。
待测高双折射保偏光纤103与光纤起偏器102采用熔接的方式连接,熔接角度为45°，使其连接处非常紧密结实，不会出现空隙；由电光调制器105，色散光纤106，高速光电探测器107，低噪放108和微波功分器109组成光电振荡器，且光电振荡器环路输入端与马赫曾德干涉仪的输出端相连接，将光信号变微波信号，使其得以数据化，有利于分析计算和循环使用；宽谱光源101可采用高斯型或矩形光源作为发射光源，使得发射光源的选择性更高。
本测量方法的原理是通过待测高双折射保偏光纤103的模式双折射使得在待测高双折射保偏光纤103中传播的两路光的光程差不一样，而光电振荡器输出的微波信号的中心频率又跟该光程差有关，根据微波信号的中心频率就可以得到待测高双折射保偏光纤103的拍长。宽谱光源经过拍长为Lp的待测高双折射保偏光纤103后，选取合适长度的待测高双折射保偏光纤103使得在待测高双折射保偏光纤103两偏振本振轴上传输的两路光在待测高双折射保偏光纤103末端满足干涉条件而发生干涉，则干涉条纹的输出在频域上可表示为：
其中A为干涉仪输出干涉条纹的可见度，Δω为不同干涉仪光程差时输出干涉条纹的频率间隔，
为干涉仪的相位漂移，ω0为激光器的中心圆频率。Δω可表示为：
Δω＝2πcLp/λ0l (2)
其中c为光速，λ0为宽谱光源101中心波长，l为待测高双折射保偏光纤103的长度。则该干涉仪的自由光谱范围可表示为：
干涉的输出光是与波长相关，其电场可表征为：
E(t)＝∫E(ω)ejωtdω (4)
则宽谱光源101的光功率谱密度可表示为：
T(ω)＝|E(ω)|2 (5)
干涉仪输出的干涉条纹经过电光调制器105后，光谱的每个频率分量E(ω)都被调制，并且由光电振荡器环路产生一频率为ξ的微波信号，电光调制器105输出的光场可表示为：
E(ω)＝ejωt(1+ejξt+e-jξt) (6)
光电振荡器中使用色散光纤106作为延迟线，该时延线的电场传递函数可表示为：
H(ω)＝|H(ω)|e-jφ(ω) (7)
φ(ω)为色散光纤106延迟引入的相位，根据泰勒级数展开，该相位可表示为：
式中，τ(ω0)为中心频率为ω0时的群时延，β为色散光纤106的色散，其单位为ps2/km，β可表示为：
式中D(ps/km/nm)为色散光纤106的色散系数，λ0为宽谱光源101波长。
根据式(5)——(9)可得光电振荡器响应函数为：
其中
由此可知，光电振荡器输出的微波信号的中心频率可表示为：
由此可得待测高双折射保偏光纤103的拍长为：
由上式可知，根据光电振荡器输出微波信号的中心频率，宽谱光源101的中心波长，色散光纤106的色散系数和长度以及待测高双折射保偏光纤103的长度就可以得到待测高双折射保偏光纤103的拍长。从式(12)可知，若待测高双折射保偏光纤103拍长为1m，色散光纤106的色散系数为-150ps/km/nm，色散光纤106长度为1km，光源中心波长为1550nm，则拍长测量分辨率可达0.4mm。由于色散光纤106的色散系数一般是几个固定的数值，所以可以通过增加色散光纤106的长度来实现拍长测量分辨率的提高。
本高双折射保偏光纤拍长测量装置的工作流程如下所示：
上电后，电光调制器105驱动板通过程序自动控制强度型光调制器工作在线性工作点。电光调制器105工作点确定后，光电振荡器输出的微波信号的中心频率。根据式(12)就可得到待测高双折射保偏光纤103的拍长。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种基于保偏光纤拍长测量装置的测量方法，其特征在于，
所述保偏光纤拍长测量装置包括宽谱光源(101)、光纤起偏器(102)、频谱仪(201)和计算机(202)，宽谱光源(101)经过光纤起偏器(102)进入待测高双折射保偏光纤(103)，待测高双折射保偏光纤(103)信号输出端连接有检偏器(104)，待测高双折射保偏光纤(103)和检偏器(104)共同组成了一个马赫曾德干涉仪，马赫曾德干涉仪信号输出端有电光调制器(105)，电光调制器(105)上的光载微波信号经过色散光纤(106)后入射到高速光电探测器(107)上，高速光电探测器(107)将光信号装换成微波信号并通过低噪放(108)放大，低噪放(108)输出端连接微波功分器(109)，微波功分器(109)将一部分微波信号注入到电光调制器(105)中，同时将另一部分微波信号输入频谱仪(201)，频谱仪(201)末端连接计算机(202)；
通过待测高双折射保偏光纤(103)的模式双折射使得在待测高双折射保偏光纤(103)中传播的两路光的光程差不一样，而光电振荡器输出的微波信号的中心频率又跟该光程差有关，根据微波信号的中心频率就可以得到待测高双折射保偏光纤(103)的拍长，宽谱光源经过拍长为Lp的待测高双折射保偏光纤(103)后，选取合适长度的待测高双折射保偏光纤(103)使得在待测高双折射保偏光纤(103)两偏振本振轴上传输的两路光在待测高双折射保偏光纤(103)末端满足干涉条件而发生干涉，则干涉条纹的输出在频域上可表示为：
其中A为干涉仪输出干涉条纹的可见度，Δω为不同干涉仪光程差时输出干涉条纹的频率间隔，
为干涉仪的相位漂移，ω0为激光器的中心圆频率， Δω可表示为：
Δω＝2πcLp/λ0l (2)
其中c为光速，λ0为宽谱光源(101)中心波长，l为待测高双折射保偏光纤(103)的长度，则该干涉仪的自由光谱范围可表示为：
干涉的输出光是与波长相关，其电场可表征为：
E(t)＝∫E(ω)ejωtdω (4)
则宽谱光源(101)的光功率谱密度可表示为：
T(ω)＝|E(ω)|2 (5)
干涉仪输出的干涉条纹经过电光调制器(105)后，光谱的每个频率分量E(ω)都被调制，并且由光电振荡器环路产生一频率为ξ的微波信号，电光调制器(105)输出的光场可表示为：
E(ω)＝ejωt(1+ejξt+e-jξt) (6)
光电振荡器中使用色散光纤(106)作为延迟线，该延迟线的电场传递函数可表示为：
H(ω)＝|H(ω)|e-jφ(ω) (7)
φ(ω)为色散光纤(106)延迟引入的相位，根据泰勒级数展开，该相位可表示为：
式中，τ(ω0)为中心频率为ω0时的群时延，β为色散光纤(106)的色散，其单位为ps2/km，β可表示为：
式中D(ps/km/nm)为色散光纤(106)的色散系数，λ0为宽谱光源(101)波长，
根据式(5)——(9)可得光电振荡器响应函数为：
其中
由此可知，光电振荡器输出的微波信号的中心频率可表示为：
由此可得待测高双折射保偏光纤(103)的拍长为：
由上式可知，根据光电振荡器输出微波信号的中心频率，宽谱光源(101)的中心波长，色散光纤(106)的色散系数和长度以及待测高双折射保偏光纤(103)的长度就能够得到待测高双折射保偏光纤(103)的拍长。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711129172.9A CN107976300B (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种保偏光纤拍长的测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711129172.9A CN107976300B (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种保偏光纤拍长的测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107976300A CN107976300A (zh) | 2018-05-01 |
| CN107976300B true CN107976300B (zh) | 2020-11-24 |
Family
ID=62013494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711129172.9A Active CN107976300B (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种保偏光纤拍长的测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107976300B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108801153B (zh) * | 2018-06-20 | 2020-04-21 | 苏州六幺四信息科技有限责任公司 | 光纤长度测量方法及测量装置 |
| CN108709720B (zh) * | 2018-08-01 | 2023-09-01 | 天津博科光电科技有限公司 | 一种高双折射保偏光纤的模式双折射的测量装置和方法 |
| JP6782470B2 (ja) * | 2018-09-05 | 2020-11-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 計測装置及び計測方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1210750B (it) * | 1987-05-20 | 1989-09-20 | Cselt Centro Studi Elaborazion | Procedimento di misura della polarizzazione e della birifrangenza in fibre ottiche |
| CN100476387C (zh) * | 2006-02-21 | 2009-04-08 | 北京航空航天大学 | 一种对保偏光纤拍长的检测系统 |
| CN100557399C (zh) * | 2007-09-28 | 2009-11-04 | 中国兵器工业第二○五研究所 | 保偏光纤拍长测量仪 |
| US7777889B2 (en) * | 2008-08-07 | 2010-08-17 | Honeywell International Inc. | Bias-instability reduction in fiber optic gyroscopes |
| CN101592551B (zh) * | 2009-06-05 | 2011-01-12 | 北京航空航天大学 | 一种基于Sagnac干涉仪的保偏光纤拍长测试方法及测试装置 |
| CN101587011B (zh) * | 2009-07-02 | 2010-11-03 | 浙江大学 | 测量保偏光纤拍长的方法 |
-
2017
- 2017-11-15 CN CN201711129172.9A patent/CN107976300B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107976300A (zh) | 2018-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jackson et al. | Fibre optic sensors | |
| CN102798411B (zh) | 基于布里渊散射的分布式光纤传感测量系统及测量方法 | |
| CN107872274B (zh) | 一种光纤色散系数的测量方法 | |
| CN101634571B (zh) | 光纤脉栅分布传感装置 | |
| CN102607621A (zh) | 同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传感装置和方法 | |
| CN107941754B (zh) | 一种气体折射率的测量方法 | |
| CN101464166B (zh) | 光纤分布式扰动传感器及其实现扰动定位的方法 | |
| CN102281107A (zh) | 一种光纤光学器件色散测量装置与方法 | |
| CN107894327B (zh) | 一种光纤色散系数的测量装置 | |
| CN107976300B (zh) | 一种保偏光纤拍长的测量方法 | |
| CN102538845B (zh) | 多点扰动定位方法 | |
| CN107917669B (zh) | 一种光纤位移传感器解调方法 | |
| Calvani et al. | Polarization measurements on single-mode fibers | |
| Chen et al. | Sensitivity enhanced fiber optic temperature sensor based on optical carrier microwave photonic interferometry with harmonic Vernier effect | |
| CN107806981B (zh) | 一种保偏光纤拍长的测量装置 | |
| WO2020192269A1 (zh) | 一种保偏光纤主轴差分延时的测量装置 | |
| CN209783610U (zh) | 基于色散补偿光栅对的光电振荡器双参量传感装置 | |
| CN105628174A (zh) | 基于偏振切换的光纤f-p传感器振动解调系统和方法 | |
| Tang et al. | High-sensitivity displacement sensing based on an OEO incorporating an unbalanced MZI | |
| CN107632180B (zh) | 一种光纤电压传感探头及光纤电压传感解调系统 | |
| CN108955939B (zh) | 一种光纤光栅温度传感解调系统 | |
| CN107796422B (zh) | 一种光纤位移传感器解调装置 | |
| CN104729750A (zh) | 一种基于布里渊散射分布式光纤温度传感器 | |
| Yuan et al. | Simultaneous evaluation of two branches of a multifunctional integrated optic chip with an ultra-simple dual-channel configuration | |
| CN107941752B (zh) | 一种气体折射率的测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20201104 Address after: 322000 1st floor, No.3, building 20, Qiyi village, Chengxi street, Yiwu City, Jinhua City, Zhejiang Province Applicant after: Yiwu Lansi sporting goods Co., Ltd Address before: 215600 Building A 145, Emerging Industry Development Center, Zhangjiagang Free Trade Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: SUZHOU RUNTONG PATENT OPERATION Co.,Ltd. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |