CN103293606B - 光纤适配器和光纤连接器消光比测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤适配器和光纤连接器消光比测量方法，光纤适配器，其中，光纤适配器包括圆柱形的腔体，腔体的两端分别设有输入端口及输出端口，其腔体的周壁上开设有沿腔体轴线方向延伸的卡口，卡口的中心线垂直于腔体的轴线，腔体内设置有检偏器，检偏器的光轴垂直于腔体轴线，且检偏器的光轴与卡口的中心线设置成预定的夹角。及应用了上述光纤适配器的光纤连接器消光比测量方法，该方法包括首先在沿光路方向上依次设置激光器、起偏器和光功率计，测量出基准参考值，然后在起偏器和光功率计之间依次设置光纤连接器和上述光纤适配器，测量出光功率并计算出消光比。实现了简易判断光纤连接器的快轴和慢轴的位置及测量光纤连接器消光比。

Description

光纤适配器和光纤连接器消光比测量方法

技术领域

本发明涉及光纤通讯领域，更具体的说，尤其涉及一种保偏光纤连接器消光比的测量方法和一种在该方法中使用的光纤适配器。

背景技术

保偏光纤是一种在传输过程中保持光信号的偏振态稳定传输的特殊光纤，现已广泛地应用在航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。保偏光纤作为一种特殊光纤，主要应用于光纤陀螺，光纤水听器等传感器、密集型光波复用器件和掺饵光纤放大器等光纤通信系统中。

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。保偏光纤其中有一项关键的技术指标为消光比，消光比是指沿偏振态方向的两个正交偏振分量之间大小关系。对于光源来说，消光比越高，输出光越接近于线偏振光，有利于提高相干信噪比。

如图1所示，现有技术中一种采用内部高双折射结构的保偏光纤1包括包层11、应力区12和纤芯13，由于应力区12一般为掺硼高折射率预应力棒，导致应力区12会向外挤压，使得在包层内部沿y轴方向压缩、沿x轴方向扩张。由于在光纤产生这种非对称的应力分布，引起了光弹效应，从而导致芯区材料的折射率不均匀，在光纤芯区产生双折射现象，所以线偏振光能够以高消光比在保偏光纤1的慢轴y传播，输出高相干信噪比的线偏振光。可见，消光比是衡量保偏光纤的光学性能的重要参数，反映了在保偏光纤内部可能存在的缺陷，如应力区、材料不均匀等问题。

光纤连接器是光纤与光纤之间进行可安装拆卸的连接器件，如图2所示，现有技术中的一种光纤连接器2包括套筒22、安装在套筒22内的插芯23、安装在套筒22内的保偏光纤21和设置在套筒22上的定位键24，保偏光纤21包括一纤芯(图中未示出)，该纤芯固定在插芯23内。为了使保偏光纤21传输的光能量能够最大限度地通过光纤连接器输出到其他光纤中，所以光纤连接器需要良好的耦合效率。为了使得保偏光纤的光能量能够很好地耦合到其他光纤中，一般地利用在套筒上设置定位键24或卡口等限位装置来固定和卡位对准，以保证达到最好的耦合效率。由上可见，光纤连接器的耦合效率直接影响了光传输系统的可靠性和各项性能。

综上所述，在生产保偏光纤和光纤连接器的时候，不仅要保证保偏光纤具有良好的消光比，还要满足光纤连接器具有优良的耦合效率。为了达到上述的生产工艺要求，一般地会让偏振光的偏振方向保留在光纤慢轴或快轴中传播，如图3所示，其为保偏光纤21在A-A处的断面图。保偏光纤21由套层211、涂覆层212、包层213、应力区214和纤芯215组成。如图4所示，其为套筒22在B-B处的断面图，套筒22上设置定位键24，插芯23设置在套筒22内，插芯23内固定有纤芯215。根据应用的要求，一般的会使光纤的慢轴对准定位键或者快轴对准定位键，图4所示的是慢轴y对准定位键的一种实例，在慢轴y方向传播的线偏振光在纤芯215输出耦合到其他光纤中。

为了检测采用上述生产工艺的保偏光纤和光纤连接器是否得到正确实施，需要通过测试保偏光纤和光纤连接器的性能指标方可知道。现有技术的消光比测量方法如图2所示的，在保偏光纤与光纤连接器加工连接好以后，在沿其光路方向依次设置检偏器25和光功率计26，通过旋转检偏器25，得出不同的偏振光入射到光功率计26中，光功率计26根据不同的偏振光信号计算出的对应不同的功率，其中包含一个最大光功率和一个最小光功率，然后利用最大光功率作为基准参考值，通过最小光功率与最大光功率的比值计算出光纤连接器的消光比。

上述这种测量方法不足之处在于只是测出光纤连接器的消光比，至于保偏光纤的慢轴或快轴是否对准连接器的定位键，则无法通过该测量方法判断。如果通过保偏光纤连接器连接的一对保偏光纤的轴向没能很好地分别对准光纤连接器的定位键，即使光纤本身具备良好的消光比，但通过连接器连接传输时，也不能获得良好的消光比。另外，该测量方法也不能区分是光纤的慢轴对准定位键还是快轴对准定位键。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够识别线偏振光的偏振方向的光纤适配器。

本发明的另一目的是提供一种能够识别线偏振光的偏振方向和测量光纤连接器消光比的方法。

为了实现本发明的主要目的，本发明提供一种光纤适配器，其中，光纤适配器包括圆柱形的腔体，腔体的两端分别设有输入端口及输出端口，其腔体的周壁上开设有沿腔体轴线方向延伸的卡口，卡口的中心线垂直于腔体的轴线，腔体内设置有检偏器，检偏器的光轴垂直于腔体轴线，且检偏器的光轴与卡口的中心线设置成预定的夹角。

由上述方案可见，在光纤适配器内置有检偏器，且使检偏器的光轴与卡口的中心线成预定的夹角，通过卡口作为基准来配置检偏器，当线偏振光经过入射检偏器后输出，则在已知检偏器光轴方向的情况下，不需要再通过旋转检偏器便可以识别出线偏振光的偏振方向。

更进一步的方案是，检偏器的光轴与卡口的中心线平行。

由上可见，根据不同的保偏光纤输出不同偏振方向的线偏振光，可根据需要配置一种检偏器的光轴与卡口的中心线平行的检偏器，通过此光纤适配器可方便的检测出入射线偏振光的偏振方向。

更进一步的方案是，检偏器的光轴与卡口的中心线垂直。

由上可见，同样地可根据需要配置一种检偏器的光轴与卡口的中心线垂直的检偏器，同样方便的检测出入射线偏振光的偏振方向。

更进一步的方案是，卡口贯穿周壁。

由上可见，通过贯穿周壁的卡口与光纤连接器的定位键进行插合定位，实现了方便安装与拆卸。

更进一步的方案是，卡口在腔体的轴向上位于腔体的中部或端部。

由上可见，针对不同类型的光纤连接器具有不同类型的定位键，光纤适配器可以在腔体的不同位置设置卡口，以用来与光纤连接器进行连接。

为了实现本发明的另一目的，本发明提供一种光纤连接器消光比测量方法，其中，该测量方法包括在沿光路方向上依次设置激光器、起偏器及光功率计，激光器用于发射激光，起偏器接收激光器发射的激光后输出第一线偏振光，光功率计测量第一线偏振光的第一光功率的值，在起偏器与光功率计之间依次设置光纤连接器以及光纤适配器，光纤连接器包括套筒、安装在套筒内的插芯、安装在套筒内的保偏光纤、安装在套筒上的定位键，保偏光纤包括纤芯，纤芯固定在插芯内，光纤连接器的保偏光纤接收第一线偏振光，第一线偏振光通过固定在插芯内的纤芯输出，光纤适配器包括圆柱形的腔体，腔体的两端分别设有输入端口及输出端口，其腔体的周壁上开设有沿腔体轴线方向延伸的卡口，卡口的中心线垂直于腔体的轴线，腔体内设置有检偏器，检偏器的光轴垂直于腔体轴线，且检偏器的光轴与卡口的中心线设置成预定的夹角，将光功率计与输出端口连接，连接光纤连接器与光纤适配器时，将光纤适配器的卡口卡在在定位键上，第一线偏振光从输入端口入射到检偏器后经过输出端口输出第二线偏振光，光功率计测量第二线偏振光的第二光功率，并根据第一光功率的值与第二光功率的值计算光纤连接器的消光比。

由上述方案可见，通过上述的测量方法使得在不需要旋转检偏器的情况下便可测量出光纤连接器的消光比，同时通过适配器的卡口实现对光纤连接器的定位，在已知检偏器的光轴情况下，采用此测量方法可简便识别出第一线偏振光的偏振方向，从而辨认出光纤是慢轴对准定位键还是快轴对阵定位键。

更进一步的方案是，定位键在保偏光纤的慢轴上，且所述检偏器的光轴与所述卡口的中心线垂直。

由上可见，通过保偏光纤的慢轴对准定位键，且检偏器的光轴与卡口的中心线垂直，可以有效的提高测量消光比的准确性。

更进一步的方案是，定位键在保偏光纤的快轴上，且检偏器的光轴与卡口的中心线平行。

由上可见，同样地，通过保偏光纤的快轴对准定位键，且检偏器的光轴与卡口的中心线平行，同样可以实现有效的提高测量消光比的准确性。

更进一步的方案是，光功率计测量第一线偏振光的第一光功率后，以第一光功率的数值作为计算消光比的基准参考值。

由上可见，由于第一线偏振光作为原始入射光线，所以第一线偏的光功率没有经过任何光学器件的衰减且功率为最大，利用第一线偏振光的光功率作为基准参考值，通过最小光功率与最大光功率的比值计算出光纤连接器的消光比。

更进一步的方案是，光功率计包括与输出端口连接的光纤跳线。

由上可见，光功率计通过光纤跳线连接到适配器并接收第二线偏振光测量出其功率，光纤适配器适用于不同类型的光功率计，实现简易搭建，方便测量。

附图说明

图1是现有的保偏光纤结构图。

图2是现有的测量消光比装置结构图。

图3是图2中A-A处断面图。

图4是图2中B-B处断面图。

图5是本发明光纤适配器第一实施例正视图。

图6是本发明光纤适配器第二实施例正视图。

图7是应用本发明光纤连接器消光比基准参考值测量方法第一实施例的光学装置结构图。

图8是图9中C-C处断面图。

图9是应用本发明光纤连接器消光比测量方法第一实施例的光学装置结构图。

图10是应用本发明光纤连接器消光比基准参考值测量方法第二实施例的光学装置结构图。

图11是图12中D-D处断面图。

图12是应用本发明光纤连接器消光比测量方法第二实施例的光学装置结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

光纤适配器第一实施例：

参照图5和图9，本实施例的光纤适配器5包括圆柱形的腔体51，腔体51的两端分别设有输入端口52和输出端口53，在腔体51的周壁上开设有一卡口54，卡口54向腔体51的轴线方向延伸，且卡口51的中心线a垂直于腔体51的轴线，卡口51还贯穿腔体51的周壁，在腔体51内设置有一检偏器55，检偏器55的光轴垂直于腔体51的轴线且垂直于中心线a。本实施例中，卡口51设置在光纤适配器5腔体51轴向上的端部。当然，实际应用时，卡口也可以设置在腔体轴向方向上的中部，这可以根据不同使用场合确定。

光纤适配器第二实施例：

参照图6和图12所示，本实施例的光纤适配器6包括圆柱形的腔体61，腔体61的两端分别设有输入端口62和输出端口63，在腔体61的周壁上开设有一卡口64，卡口64向腔体61的轴线方向延伸且卡口61的中心线b垂直于腔体61的轴线，卡口61还贯穿腔体61的周壁，在腔体61内设置有一检偏器65，检偏器65的光轴垂直于腔体61的轴线，检偏器65的光轴平行于中心线b。

光纤连接器消光比测量方法的第一实施例：

测量光纤连接器的消光比时，首先需要测量消光比的基准参考值，测量消光比的基准参考值需要如下步骤，如图7所示，在沿光路方向上依次设置激光器71、起偏器72和光功率计73，激光器71发射激光L1入射到起偏器72中，起偏器72输出线偏振光L2入射到光功率计73，光功率计73测量入射的线偏振光L2并得出第一光功率，将该第一光功率的数值作为消光比的第一基准参考值。

然后，需要测量线偏振光L2经过光纤连接器2输出后的第二光功率，测量第二光功率需要如下步骤，参照图8和图9，在沿光路方向上且在起偏器72与光功率73之间依次设置光纤连接器2和光纤适配器5。

激光器71发射激光L1入射到起偏器72中，起偏器72输出线偏振光L2到光纤连接器2。

光纤连接器2包括保偏光纤21、套筒22、插芯23和定位键24，定位键24安装在套筒22上且对准保偏光纤21的慢轴y，保偏光纤21和插芯23安装在套筒22，保偏光纤21包括一纤芯215，插芯23内有一通孔，保偏光纤21的纤芯215固定在插芯23的通孔中 ，保偏光纤21接收由起偏器72输出的线偏振光L2后，线偏振光L2通过固定在插芯23中的纤芯215输出到光纤适配器5。

应用上述光纤适配器第一实施例中的光纤适配器5，其光纤适配器5包括圆柱形的腔体51，腔体51的两端设有输入端口52和输出端口53，腔体51的周壁上开设有一卡口54，卡口54沿着腔体51轴线方向延伸且贯穿周壁，卡口54的中心线a垂直于腔体51轴线，在腔体51内设置有检偏器55，检偏器55的光轴垂直于腔体51的轴线和中心线a。

将光纤连接器2与光纤适配器5连接时，光纤连接器2的套筒22插入光纤适配器5的腔体51内，光纤适配器5的卡口54卡住光纤连接器2的定位键24，线偏振光L2从输入端口52入射到检偏器55后输出线偏振光L3，线偏振光L3经过输出端口53输出到光功率计73。

光功率计73测量入射的线偏振光L3得出第二光功率，利用第二光功率的值与第一基准参考值的比值计算出光纤连接器2的消光比。

光纤连接器消光比测量方法的第二实施例：

测量光纤连接器的消光比时，首先需要测量消光比的基准参考值，测量消光比的基准参考值需要如下步骤，如图10所示，在沿光路方向上依次设置激光器81、起偏器82和光功率计83，激光器81发射激光L4入射到起偏器82中，起偏器82输出线偏振光L5入射到光功率计83，光功率计83测量入射的线偏振光L5并得出第三光功率，将该第三光功率的数值作为消光比的第二基准参考值。

然后，需要测量线偏振光L5经过光纤连接器9输出后的第四光功率，测量第二光功率需要如下步骤，参照图11和图12，在沿光路方向上且在起偏器82与光功率83之间依次设置光纤连接器9和光纤适配器6。

激光器81发射激光L4入射到起偏器82中，起偏器72输出线偏振光L5到光纤连接器9。

光纤连接器9包括保偏光纤91、套筒92、插芯93和定位键94，定位键94安装在套筒92上且对准保偏光纤91的快轴x，保偏光纤91和插芯93安装在套筒92，保偏光纤91包括一纤芯911，插芯93内有一通孔，保偏光纤91的纤芯911固定在插芯93的通孔中，保偏光纤91接收由起偏器92输出的线偏振光L5后，线偏振光L5通过固定在插芯93内的纤芯911输出到光纤适配器6。

应用上述光纤适配器第二实施例中的光纤适配器6，其光纤适配器6包括圆柱形的腔体61，腔体61的两端设有输入端口62和输出端口63，腔体61的周壁上开设有一卡口64，卡口64沿着腔体61轴线方向延伸且贯穿周壁，卡口64的中心线b垂直于腔体51轴线，在腔体61内设置有检偏器65，检偏器65的光轴垂直于腔体61的轴线，检偏器65的光轴平行于中心线b。

将光纤连接器9与光纤适配器6连接时，光纤连接器9的套筒92插入光纤适配器6的腔体61内，光纤适配器6的卡口64卡住光纤连接器9的定位键94，线偏振光L5从输入端口62入射到检偏器65后输出线偏振光L6，线偏振光L6经过输出端口63输出到光功率计83。

光功率计83测量入射的线偏振光L6得出第四光功率，利用第四光功率的值与第二基准参考值的比值计算出光纤连接器9的消光比。

通过上述光纤适配器和光纤适配器消光比测量方法，可以看出当需要测量定位键在保偏光纤的慢轴上的光纤连接器消光比的时候，应该使用检偏器的光轴与卡口的中心线垂直的光纤适配器与之配合。当需要测量定位键在保偏光纤的快轴上的光纤适配器消光比的时候，应该使用检偏器的光轴与卡口的中心线平行的光纤适配器与之配合。

通过光纤适配器卡口作为基准来配置检偏器的位置，来判断光纤连接器的快轴或慢轴的位置和实现简易测量光纤连接器消光比。

最后需要强调的是，上述实施例只是本发明的较优实施例，其他的如光功率计还包括光纤跳线，通过光纤跳线连接到光纤适配器并接收线偏振光输出到光功率计，再由光功率计计算得出线偏振光的光功率继而计算出消光比，又或者采用其他类型的光纤连接器，不同的光纤连接器具有不同类型的定位键，本发明中的光纤适配器可以根据需求将卡口的位置进行改变，卡口可以设置在光纤适配器腔体的轴向上位于腔体的中部或端部，以适应不同光纤连接器，又或者采用不同类型的保偏光纤等均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.光纤适配器，其特征在于：包括

圆柱形的腔体，所述腔体的两端分别设有输入端口及输出端口，其所述腔体的周壁上开设有沿所述腔体轴线方向延伸的卡口，所述卡口的中心线垂直于所述腔体的轴线；

所述腔体内设置有用于接收偏振光的检偏器，所述检偏器的光轴垂直于所述腔体轴线，且所述检偏器的光轴与所述卡口的中心线设置成预定的夹角。

2.根据权利要求1所述的光纤适配器，其特征在于：

所述检偏器的光轴与所述卡口的中心线平行。

3.根据权利要求1所述的光纤适配器，其特征在于：

所述检偏器的光轴与所述卡口的中心线垂直。

4.根据权利要求1至3任一项所述的光纤适配器，其特征在于：

所述卡口贯穿所述周壁。

5.根据权利要求1至3任一项所述的光纤适配器，其特征在于：

所述卡口在所述腔体的轴向上位于所述腔体的中部或端部。

6.光纤连接器消光比测量方法，其特征在于：包括

在沿光路方向上依次设置激光器、起偏器及光功率计，所述激光器用于发射激光，所述起偏器接收所述激光器发射的激光后输出第一线偏振光，所述光功率计测量所述第一线偏振光的第一光功率的值；

在所述起偏器与所述光功率计之间依次设置光纤连接器以及光纤适配器，所述光纤连接器包括套筒、安装在所述套筒内的插芯、安装在所述套筒内的保偏光纤、安装在所述套筒上的定位键，所述保偏光纤包括纤芯，所述纤芯固定在所述插芯内，所述光纤连接器的所述保偏光纤接收所述第一线偏振光，所述第一线偏振光通过固定在所述插芯内的所述纤芯输出，所述光纤适配器包括圆柱形的腔体，所述腔体的两端分别设有输入端口及输出端口，其所述腔体的周壁上开设有沿所述腔体轴线方向延伸的卡口，所述卡口的中心线垂直于所述腔体的轴线，所述腔体内设置有检偏器，所述检偏器的光轴垂直于所述腔体轴线，且所述检偏器的光轴与所述卡口的中心线设置成预定的夹角，将所述光功率计与所述输出端口连接；

连接所述光纤连接器与所述光纤适配器时，将所述光纤适配器的所述卡口卡在在所述定位键上，所述第一线偏振光从所述输入端口入射到所述检偏器后经过所述输出端口输出第二线偏振光；

所述光功率计测量所述第二线偏振光的第二光功率，并根据所述第一光功率的值与所述第二光功率的值计算所述光纤连接器的消光比。

7.根据权利要求6所述的光纤连接器消光比测量方法，其特征在于：

所述定位键在所述保偏光纤的慢轴上，且所述检偏器的光轴与所述卡口的中心线垂直。

8.根据权利要求6所述的光纤连接器消光比测量方法，其特征在于：

所述定位键在所述保偏光纤的快轴上，且所述检偏器的光轴与所述卡口的中心线平行。

9.根据权利要求6至8任一项所述的光纤连接器消光比测量方法，其特征在于：

所述光功率计测量所述第一线偏振光的第一光功率后，以所述第一光功率的数值作为计算所述消光比的基准参考值。

10.根据权利要求6至8任一项所述的光纤连接器消光比测量方法，其特征在于：

所述光功率计包括与所述输出端口连接的光纤跳线。