CN101587011B - 测量保偏光纤拍长的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量保偏光纤拍长的方法。分为三个测试步骤：1)搭建测试光路：宽谱光源出射的宽谱光经带保偏光纤尾纤的起偏器，通过PM PM光纤熔接点，进入待测保偏光纤通过光纤连接器连接到偏振度测试仪；2)待测保偏光纤长度和偏振度数据测试：打开偏振度测试仪，记录测试仪上显示的偏振度数据；从光纤连接器中取出待测光纤，测量待测保偏光纤长度，并记录；接着，将剪短后的待测保偏光纤通入到光纤连接器中，再次记录偏振度测试仪上显示的偏振度数据，以及光纤长度；直到待测保偏光纤长度为零；3)函数参数拟合，即能得出待测保偏光纤拍长。本发明利用宽谱光的消偏理论，使用较便宜的宽谱光源和偏振度测试仪，测试时间短，结果准确。

Description

测量保偏光纤拍长的方法

技术领域

本发明涉及保偏光纤参数测量方法，尤其是涉及一种测量保偏光纤拍长的方法。

背景技术

保偏光纤具有较强的线偏振保持能力，可实现线偏振光在传输过程中偏振态保持不变，使得保偏光纤在与偏振相关的相干光通信、光纤传感、光信息处理等领域应用日趋广泛，是目前应用极为广泛的光纤类型。拍长是表征光纤双折射的一个非常重要的参数，在光纤生产和应用环节需要精确测量。

拍长测量方法种类较多，具有代表性的测量方法有瑞利散射法、压力调制法、电磁调制法、白光干涉法等。白光干涉法基于光相干域偏光测试技术，可进行光纤拍长的精确测定，测试精度达到0.01mm，但测试系统较为复杂。瑞利散射法简单易行，但空间分辨率低，精度和重复性较差。

消偏器是一种实现偏振光退偏的一种器件，对于宽谱光源一般采用Loyt型消偏器，该种类型的消偏器原理是：利用保偏光纤或晶体的双折射现象，使得在两个主轴方向传输的光产生一定的时延，在两个主轴上传输的能量相等的波列产生光程差，当产生的光程差大于宽谱光源的去相干长度，两波列实现去相关，输出光成了消偏光，获得这种消偏所需的光纤长度成为消偏长度。相关的文献Loyt型消偏器的文献中有具体推导，在这里不再详细推导，只给出当入射线偏光偏振方向与第一段保偏光纤光学主轴重合时，从第二段保偏光纤出射光的偏振度DOP_out计算公式：

${\mathrm{DOP}}_{\mathrm{out}}=\sqrt{{\cos }^{2}2\mathrm{\θ}+{\sin }^{2}2{\mathrm{\θ\γ}}^2\left(\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{\λ}}L}{{\mathrm{cL}}_B}\right)}\mathrm{DO}{P}_{\mathrm{in}},$

其中DOP_in是起偏器尾纤出射光偏振度、θ是起偏器尾纤与待测光纤主轴夹角、γ(τ)是光源光谱的归一化自相关函数、λ是宽谱光源中心波长、c是真空中光速、L_B是待测保偏光纤拍长、L是第二段保偏光纤长度的函数。

发明内容

为了操作简便，同时便于准确测量，本发明的目的在于提供一种测量保偏光纤拍长的方法，该方法基于宽谱光的消偏理论，可以简便地测量出保偏光纤的拍长。

本发明采用的技术方案分为三个测试步骤：

1)测试光路搭建：从宽谱光源出射的宽谱光经带保偏光纤尾纤的起偏器后，通过PM_PM光纤熔接点，进入待测保偏光纤，从待测保偏光纤出射的偏振光通过光纤连接器连接到偏振度测试仪上；

2)待测保偏光纤长度和偏振度数据测量：打开光源和偏振度测试仪，记录偏振度测试仪上显示的偏振度数据；然后，从光纤连接器中取出待测光纤，测量待测保偏光纤长度，并记录；接着，任意剪短待测保偏光纤长度，再将剪短后的待测保偏光纤通入到光纤连接器中，再次记录偏振度测试仪上显示的偏振度数据，以及光纤长度；如此重复，直到待测保偏光纤长度为零；

3)函数参数拟合：利用已测待测保偏光纤长度和偏振度数据进行函数参数拟合，即能得出待测保偏光纤拍长L_B；拟合函数表达式为：

${\mathrm{DOP}}_{\mathrm{out}}=\sqrt{{\cos }^{2}2\mathrm{\θ}+{\sin }^{2}2{\mathrm{\θ\γ}}^2\left(\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{\λ}}L}{{\mathrm{cL}}_B}\right)}\mathrm{DO}{P}_{\mathrm{in}}$

其中，DOP_out是待测保偏光纤出射光的偏振度、DOP_in是起偏器尾纤出射光偏振度、θ是起偏器尾纤与待测保偏光纤主轴夹角、γ(τ)是宽谱光源归一化自相关函数、λ是宽谱光源中心波长、c是真空中光速、L_B是待测保偏光纤拍长、L是待测保偏光纤长度的函数。

其中宽谱光的中心波长与待测保偏光纤的工作波长相同；起偏器尾纤与待测保偏光纤主轴夹角θ取值在45°，待测保偏光纤长度大于待测保偏光纤消偏长度。

本方法与背景技术相比具有的有益效果是：

利用宽谱光的消偏理论，可以使用较便宜的宽谱光源和偏振度测试仪，节约了测试成本，同时测试时间较短，结果准确。

附图说明

图1是保偏光纤拍长测量装置。

图2是拟合出的曲线图。

图中：1、宽谱光源，2、起偏器，3、起偏器尾纤，4、PM-PM光纤熔接点，5、待测保偏光纤，6、偏振度测试仪。

具体实施方式

下面结合附图和实例例对本发明作进一步的说明。

保偏光纤测试步骤如下：

1)测试光路搭建：宽谱光源1尾纤和起偏器2入纤进行PM-SM熔接；起偏器尾纤3和待测保偏光纤5进行PM_PM 45°熔接；经过切割清洁后的待测保偏光纤通过FC光纤连接器连接到偏振度测试仪6上。光纤熔接时，使用的是藤仓公司的FSM-40PM保偏光纤熔接机，实验用的宽谱光源1为SLD，其归一化自相关函数

相干时间 ${\mathrm{\τ}}_c=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\λ}}}^2}{4\mathrm{\πc\Δ\λ}},$ 中心波长λ＝1287.1nm，谱宽Δλ＝39.04nm，实验用的带保偏光纤尾纤的起偏器2是Y波导，待测保偏光纤长度取150mm。

2)待测保偏光纤5长度和偏振度数据测量：打开宽谱光源1和偏振度测试仪6，记录偏振度测试仪6上显示的偏振度数据；然后，从FC光纤连接器中取出待测光纤，使用自动显示读数的游标卡尺测量待测保偏光纤长度，并记录；接着，使用光纤切割刀剪短待测光纤长度12～14mm，再将剪短后的待测光纤通入到FC光纤连接器中，再次记录偏振度测试仪6上显示的偏振度数据和光纤长度；如此重复，直到待测光纤5长度为零，如表1所示是测试过程中记录下的待测保偏光纤长度和偏振度数据。

表1出射光偏振度随保偏光纤长度变化数据

长度L

        0.00    15.37    28.23    40.52    54.80    67.72    80.61    135.92

(mm)

偏振度

        99.7    81.78    48.02    28.03    10.72    4.51     0.98     0.97

DOP_out(％)

3)函数参数拟合。利用已测实验数据对函数 ${\mathrm{DOP}}_{\mathrm{out}}=\sqrt{{\cos }^{2}2\mathrm{\θ}+{\sin }^{2}2{\mathrm{\θ\γ}}^2\left(\frac{\stackrel{\‾}{\mathrm{\λ}}L}{{\mathrm{cL}}_B}\right)}\mathrm{DO}{P}_{\mathrm{in}}$ 进行函数参数进行最小二乘法拟合，即能得出光纤拍长L_B＝6.67mm。

如图1所示，宽谱光源1发出的宽谱光，经过起偏器2后变为线偏振的宽谱光，起偏器2的尾纤3与待测保偏光纤5的一端通过PM-PM45°熔接点4连接，从待测保偏光纤5另一端出射的光进入到偏振度测试仪6。

如图2所示，曲线为拟合出的偏振度随待测保偏光纤5长度变化的函数曲线，十字点是表1中的实验数据。

Claims (2)

1.一种测量保偏光纤拍长的方法，其特征在于：该方法分为三个测试步骤：

1)测试光路搭建：从宽谱光源出射的宽谱光经带保偏光纤尾纤的起偏器后，通过PM_PM光纤熔接点，进入待测保偏光纤，从待测保偏光纤出射的偏振光通过光纤连接器连接到偏振度测试仪上；所述的带保偏光纤尾纤的起偏器是Y波导；

2)待测保偏光纤长度和偏振度数据测量：打开光源和偏振度测试仪，记录偏振度测试仪上显示的偏振度数据；然后，从光纤连接器中取出待测保偏光纤，测量待测保偏光纤长度，并记录；接着，任意剪短待测保偏光纤长度，再将剪短后的待测保偏光纤通入到光纤连接器中，再次记录偏振度测试仪上显示的偏振度数据，以及光纤长度；如此重复，直到待测保偏光纤长度为零；

3)函数参数拟合：利用已测待测保偏光纤长度L和偏振度DOP_out数据进行函数参数拟合，即能得出待测保偏光纤拍长L_B；拟合函数表达式为：

其中，DOP_in是起偏器尾纤出射光偏振度、θ是起偏器尾纤与待测保偏光纤主轴夹角、γ(τ)是宽谱光源归一化自相关函数、

是宽谱光源中心波长、c是真空中光速。

2.根据权利要求1所述的一种测量保偏光纤拍长的方法，其特征在于：所述起偏器尾纤与待测保偏光纤主轴夹角θ取值在45°。

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