CN102928203B - 一种保偏光纤截止波长校准装置及其校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种保偏光纤截止波长校准装置，解决了现有技术中无法产生宽光谱范围偏振光、分别测量保偏光纤快慢轴截止波长问题。一种保偏光纤截止波长校准装置，包括：可变波长程控光源，线偏振起偏镜，对轴耦合系统，包括法兰盘、保偏光纤跳线和保偏光纤熔接机，光纤测试台，微应力光纤夹具，光纤功率计，计算机。本发明充分考虑了保偏光纤的特殊结构对截止波长的测量要求，采取针对措施实现了测量用宽光谱偏振光输出，解决了保偏光纤对轴耦合问题，从而实现了保偏光纤快慢轴截止波长参数的分别测量，提高了测量精度，在不使用对轴耦合系统时，本发明可以兼顾单模光纤截止波长的测量，整个校准装置易于操作和维护，稳定性好。

Description

一种保偏光纤截止波长校准装置及其校准方法

技术领域

本发明涉及计量测试与校准技术领域，特别涉及一种保偏光纤截止波长校准装置及其校准方法。

背景技术

保偏光纤是通过在光纤结构内引入掺杂应力区的方法，使其具有大的双折射特性，从而达到偏振保持目的的一种特殊单模光纤。由于对线偏振光具有较强的偏振保持能力，保偏光纤在光纤传感系统和光纤通信中有着十分广泛的应用。截止波长表示了光在光纤中单模运行的波长范围，是次低阶模得以传输的最大波长。作为单模光纤的基本参数，截止波长是光纤传输性能的重要衡量指标，决定了光纤是否工作在单模区域和保证光在光纤中的单模传输，因此截止波长也是表征保偏光纤性能的一项重要参数。

目前，没有针对保偏光纤截止波长的校准装置，保偏光纤截止波长的测量通常采用单模光纤截止波长校准装置，该装置采用传输功率法进行截止波长测量，利用高阶模受光纤弯曲影响较大的特性，通过采集光通过不同弯曲程度的待测光纤的传输功率谱，确定待测光纤的截止波长。图1所示为现有的校准装置，可变波长程控光源101输出的光经光纤夹具102注入放置在光纤测试台103上的待测光纤104，当待测光纤104在大圈放置状态，在待测光纤中激励起除基模以外的高阶模，高阶模传输的功率对弯曲十分敏感，而基模所运载的功率对弯曲不那么敏感，当在小圈状态，截止波长附近几乎无高阶模传输，因此可以从不同弯曲状态下光纤传输功率随波长的变化得出截止波长。光纤功率计105用于接收通过待测光纤104的输出光信号，计算机106用于控制可变波长程控光源101的输出波长和光纤功率计105的数据采集。

但现有的校准装置存在以下几方面不足之处：(1)入射到待测光纤的宽光谱光源为普通光源，无法为保偏光纤测量提供线偏振激励光源；(2)测量单模光纤截止波长不需要进行光纤光的精确对轴耦合，不能将光源发出的光分别精确地耦合到保偏光纤快轴和慢轴上，从而无法校准保偏光纤两个轴上各自的截止波长参数，只能针对待测保偏光纤给出一个截止波长数据，其测量结果误差很大。

发明内容

本发明提出一种保偏光纤截止波长校准装置，解决了现有技术中无法产生宽光谱范围偏振光、分别测量保偏光纤快慢轴截止波长问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种保偏光纤截止波长校准装置，包括：可变波长程控光源，用于提供600-1600nm的可变波长输入光；线偏振起偏镜，安装在所述可变波长程控光源的出射口，用于将所述可变波长程控光源发出的光转变为沿特定方向传输的线偏振光；对轴耦合系统，包括法兰盘、保偏光纤跳线和保偏光纤熔接机，用于所述可变波长程控光源到待测保偏光纤的对轴耦合；光纤测试台；微应力光纤夹具，用于夹持待测保偏光纤和进行光耦合；光纤功率计，用于接收通过待测保偏光纤输出的光信号；计算机，用于控制所述可变波长程控光源的输出波长和采集光纤功率计的数据。

可选地，所述法兰盘在端面上互为90°夹角的方向上各开一个跳线接口。

可选地，所述保偏光纤跳线采用FC/PC接头，作为测量过程中的引导光纤，将另一端从中间位置剪断后与待测保偏光纤通过所述保偏光纤熔接机进行对轴熔接，完成测量过程中保偏光纤快轴或慢轴的对轴确定。

可选地，所述待测保偏光纤的另一端通过所述微应力光纤夹具与所述光纤功率计连接，进行数据采集。

可选地，所述微应力光纤夹具为无应力的光纤适配器。

可选地，所述可变波长程控光源包括卤钨灯和光栅单色仪，采用卤钨灯作为发光器件，通过光栅单色仪分光产生宽光谱光。

本发明还提供了一种使用上述校准装置进行保偏光纤截止波长校准的方法，包括以下步骤：

步骤(a)，将待测保偏光纤的一端通过保偏光纤熔接机与一端带FC/PC接头的保偏光纤跳线进行对轴熔接，将保偏光纤跳线接至光源出射口的法兰盘其中一个接口；

步骤(b)，将所述待测保偏光纤的另一端接微应力光纤夹具后接入光纤功率计；

步骤(c)，在光纤测试台上分别将待测保偏光纤的一段绕成大圈和小圈，通过计算机控制可变波长程控光源和光纤功率计，在设定好的输出光谱范围内记录通过待测保偏光纤在绕成大圈和小圈时对应的输出功率谱P1(λ)和P2(λ)；

步骤(d)，经计算机采集拟合数据，得到待测保偏光纤快轴或者慢轴上的弯曲衰减函数曲线，弯曲衰减函数R(λ)＝P1(λ)-P2(λ)，由计算机进行数据处理得到待测保偏光纤在该轴的截止波长数据；

步骤(e)，将保偏光纤跳线接头取下，接法兰盘另一接口，重复步骤(c)和步骤(d)，测量得到待测保偏光纤在其另一轴上的截止波长数据。

可选地，在光纤测试台上分别将待测保偏光纤的一段绕成直径280mm的大圈和直径60mm的小圈。

可选地，所述待测保偏光纤的长度为2m。

本发明的有益效果是：

(1)充分考虑了保偏光纤的特殊结构对截止波长的测量要求，采取针对措施实现了测量用宽光谱偏振光输出，解决了保偏光纤对轴耦合问题，从而实现了保偏光纤快慢轴截止波长参数的分别测量，提高了测量精度；

(2)在不使用对轴耦合系统时，本发明可以兼顾单模光纤截止波长的测量，整个校准装置易于操作和维护，稳定性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的校准装置的示意图；

图2为本发明的一种保偏光纤截止波长校准装置的示意图；

图3为本发明的一种保偏光纤截止波长校准方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明的一种保偏光纤截止波长校准装置的示意图。

如图2所示，本发明的保偏光纤截止波长校准装置，包括：可变波长程控光源101，用于提供600-1600nm的可变波长输入光；线偏振起偏镜107，安装在可变波长程控光源101的出射口，用于将可变波长程控光源101发出的光转变为沿特定方向传输的线偏振光，线偏振起偏镜107采用具有高消光比、宽的工作温度范围及高的损伤极限特点的起偏镜，由偏振分析系统确定线偏振起偏镜的角度位置后固定好，使可变程控光源101沿特定方向输出高质量的线偏振光，实现宽光谱偏振光的产生，解决针对保偏光纤截止波长校准的宽光谱偏振光源问题；对轴耦合系统108，包括法兰盘109、保偏光纤跳线110和保偏光纤熔接机111，用于可变波长程控光源101到待测保偏光纤(图2中未示出)的对轴耦合；光纤测试台103，放置待测保偏光纤；微应力光纤夹具112，用于夹持待测保偏光纤和进行光耦合；光纤功率计105，用于接收通过待测保偏光纤输出的光信号；计算机106，用于控制可变波长程控光源101的输出波长和采集光纤功率计105的数据。通过对轴耦合系统108，解决测量过程中被测保偏光纤快慢轴的确定和光耦合，为完成分别针对保偏光纤快慢轴的截止波长测量提供了解决方案。光纤功率计105测量待测光纤分别在大圈和小圈状态下的传输功率，计算机106采集处理数据。

优选地，法兰盘109在端面上互为90°夹角的方向上各开一个跳线接口，以便快速简便地完成待测保偏光纤快慢轴上的光耦合，分别测量其在快慢轴上的截止波长。保偏光纤跳线110采用FC/PC接头，作为测量过程中的引导光纤，将另一端从中间位置剪断后与待测保偏光纤通过保偏光纤熔接机111进行对轴熔接，完成测量过程中保偏光纤快轴或慢轴的对轴确定；待测保偏光纤的另一端通过微应力光纤夹具112与光纤功率计105连接，进行数据采集。微应力光纤夹具112可以选用无应力的光纤适配器，待测保偏光纤可以在轴向自由转动，减小了外界应力引起的附加双折射对测量结果的影响。可变波长程控光源101包括卤钨灯和光栅单色仪，采用卤钨灯作为发光器件，通过光栅单色仪分光产生宽光谱光。

本发明的保偏光纤截止波长校准装置，采用宽光谱线偏振起偏镜产生宽光谱线偏振光，为测量系统提供了激励源；采用端面上互为90°夹角的方向上各开一个跳线接口的光纤法兰盘，提供了保偏光纤快慢轴对轴的快速简易方法；采用保偏光纤熔接机熔接保偏光纤跳线和待测保偏光纤，实现了待测保偏光纤的高精度对轴耦合；采用微应力光纤夹具进行光纤夹持，减小了外界应力引起的附加双折射对测量结果的影响。

本发明还提供了一种使用上述校准装置进行保偏光纤截止波长校准的方法，包括以下步骤：

步骤(a)，将待测保偏光纤的一端通过保偏光纤熔接机与一端带FC/PC接头的保偏光纤跳线进行对轴熔接，将保偏光纤跳线接至光源出射口的法兰盘其中一个接口；

步骤(b)，将所述待测保偏光纤的另一端接微应力光纤夹具后接入光纤功率计；

步骤(c)，在光纤测试台上分别将待测保偏光纤的一段绕成大圈和小圈，通过计算机控制可变波长程控光源和光纤功率计，在设定好的输出光谱范围内记录通过待测保偏光纤在绕成大圈和小圈时对应的输出功率谱P1(λ)和P2(λ)；

步骤(d)，经计算机采集拟合数据，得到待测保偏光纤快轴或者慢轴上的弯曲衰减函数曲线，弯曲衰减函数R(λ)＝P1(λ)-P2(λ)，由计算机进行数据处理得到待测保偏光纤在该轴的截止波长数据；

步骤(e)，将保偏光纤跳线接头取下，接法兰盘另一接口，重复步骤(c)和步骤(d)，测量得到待测保偏光纤在其另一轴上的截止波长数据。

优选地，待测保偏光纤的长度为2m；步骤(c)中在光纤测试台上分别将待测保偏光纤的一段绕成直径280mm的大圈和直径60mm的小圈。

本发明充分考虑了保偏光纤的特殊结构对截止波长的测量要求，采取针对措施实现了测量用宽光谱偏振光输出，解决了保偏光纤对轴耦合问题，从而实现了保偏光纤快慢轴截止波长参数的分别测量，提高了测量精度，在不使用对轴耦合系统时，本发明可以兼顾单模光纤截止波长的测量，整个校准装置易于操作和维护，稳定性好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种保偏光纤截止波长校准装置，其特征在于，包括：

可变波长程控光源，用于提供600-1600nm的可变波长输入光；

线偏振起偏镜，安装在所述可变波长程控光源的出射口，用于将所述可变波长程控光源发出的光转变为沿特定方向传输的线偏振光；

对轴耦合系统，包括法兰盘、保偏光纤跳线和保偏光纤熔接机，用于所述可变波长程控光源到待测保偏光纤的对轴耦合；所述法兰盘在端面上互为90°夹角的方向上各开一个跳线接口；所述保偏光纤跳线采用FC/PC接头，作为测量过程中的引导光纤，将保偏光纤跳线从中间位置剪断后，保偏光纤跳线一端通过FC/PC接头与法兰盘的跳线接口连接，另一端与待测保偏光纤通过所述保偏光纤熔接机进行对轴熔接，完成测量过程中保偏光纤快轴或慢轴的对轴确定；

光纤测试台；

微应力光纤夹具，用于夹持待测保偏光纤以进行光耦合；

光纤功率计，用于接收通过待测保偏光纤输出的光信号；

计算机，用于控制所述可变波长程控光源的输出波长和采集光纤功率计的数据。

2.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述待测保偏光纤的另一端通过所述微应力光纤夹具与所述光纤功率计连接，进行数据采集。

3.如权利要求2所述的校准装置，其特征在于，所述微应力光纤夹具为无应力的光纤适配器。

4.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述可变波长程控光源包括卤钨灯和光栅单色仪，采用卤钨灯作为发光器件，通过光栅单色仪分光产生宽光谱光。

5.一种使用如权利要求1至4任一项所述校准装置进行保偏光纤截止波长校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(a)，将待测保偏光纤的一端通过保偏光纤熔接机与一端带FC/PC接头的保偏光纤跳线进行对轴熔接，将保偏光纤跳线接至光源出射口的法兰盘其中一个接口；

步骤(b)，将所述待测保偏光纤的另一端接微应力光纤夹具后接入光纤功率计；

步骤(c)，在光纤测试台上分别将待测保偏光纤的一段绕成大圈和小圈，通过计算机控制可变波长程控光源和光纤功率计，在设定好的输出光谱范围内记录通过待测保偏光纤在绕成大圈和小圈时对应的输出功率谱P1(λ)和P2(λ)；

步骤(d)，经计算机采集拟合数据，得到待测保偏光纤快轴或者慢轴上的弯曲衰减函数曲线，弯曲衰减函数R(λ)＝P1(λ)-P2(λ)，由计算机进行数据处理得到待测保偏光纤在该轴的截止波长数据；

步骤(e)，将保偏光纤跳线接头取下，接法兰盘另一接口，重复步骤(c)和步骤(d)，测量得到待测保偏光纤在其另一轴上的截止波长数据。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在光纤测试台上分别将待测保偏光纤的一段绕成直径280mm的大圈和直径60mm的小圈。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待测保偏光纤的长度为2m。