CN103644971B - 一种高性能的偏振度测试仪校准装置及校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高性能的偏振度测试仪校准装置及校准方法，由窄线宽激光器、三个偏振控制器、色散模块、偏振分束器、偏振合束器、两个光纤耦合器、三个探测器、数据处理显示模块组成；所述窄线宽激光器依次连接第一偏振控制器、偏振分束器一端，偏振分束器的另一端分为两路，一路依次连接第二偏振控制器、色散模块、第一光纤耦合器一端，另一路依次连接第三偏振控制器、第二光纤耦合器一端。采用上述方案，通过调节偏振控制器就可以实现校准装置输出光偏振度的连续可调，避免了衰减器法中重复使用光开关引入的误差。

Description

一种高性能的偏振度测试仪校准装置及校准方法
技术领域
本发明属于校准技术领域，尤其涉及的是一种高性能的偏振度测试仪校准装置及校准方法。
背景技术
偏振度是表征光波偏振特性的一个重要参数，光波一般由自然光和偏振光构成，偏振度用来表示偏振光光强在总光强中的所占比例，即光波的偏振程度。偏振度测试仪通过对光波进行偏振态调制和能量测试，能够快速准确测试其偏振度大小，在解决光纤技术中的偏振误差问题上具有重要的应用价值。随着偏振度测试仪的实际应用范围越来越广，要求的技术指标不断提高，生产单位和最终用户对偏振度测试仪的高精度校准需求也在持续快速增加。
偏振度测试仪校准的核心是偏振度调制技术，主要通过频域消偏来实现。目前，常用的频域消偏技术主要包括Lyot消偏法和基于衰减器的消偏法等。Lyot消偏法操作简单，但调制范围小，且通常只能对宽光谱光源进行调制，而宽光谱光源不适宜用作偏振度测试仪的校准光源；基于衰减器的消偏法调制范围大，且可以对窄线宽光源进行偏振度调制，适宜在偏振度测试仪校准技术中使用，但衰减器通常需要配合光开关使用，重复使用引入的误差较大，另外该方法测量自身调制输出光的偏振度方法较为繁琐。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高性能的偏振度测试仪校准装置及校准方法。
本发明的技术方案如下：
一种高性能的偏振度测试仪校准装置，其中，由窄线宽激光器、三个偏振控制器、色散模块、偏振分束器、偏振合束器、两个光纤耦合器、三个探测器、数据处理显示模块组成；所述窄线宽激光器依次连接第一偏振控制器、偏振分束器一端，偏振分束器的另一端分为两路，一路依次连接第二偏振控制器、色散模块、第一光纤耦合器一端，另一路依次连接第三偏振控制器、第二光纤耦合器一端，第一光纤耦合器另一端分为两路，一路连接第一探测器，第二光纤耦合器另一端分为两路，一路连接第二探测器，另一路和第一光纤耦合器的另一路分别连接偏振合束器一端的不同两路，偏振合束器另一端连接第三探测器；所述三个探测器均连接数据处理显示模块。
所述的校准装置，其中，所述偏振合束器接第三探测器的一端为校准装置的输出光端口，输出光的偏振度在0-100%范围内连续可调。
所述的校准装置，其中，将所述校准装置的输出光端口连接偏振度测试仪，实现对偏振度测试仪进行校准。
所述的校准装置，其中，所述窄线宽激光器用于校准装置的光源；所述第一偏振控制器用于调整校准装置输出光偏振度的大小；所述第二、三偏振控制器用于提高校准装置的输出光功率；所述色散模块用于使入射光产生一定量的色散；所述偏振分束器用于将一路光分为偏振态正交的两路线偏振光；所述偏振合束器用于提取两路光中偏振态正交的线偏振光部分并合为一路光；所述光纤耦合器，用于将一路光分为两路；所述探测器，用于探测光强值；所述数据处理显示模块，用于计算、显示光纤耦合器的分光比和校准装置输出光实时的偏振度大小。
一种高性能的偏振度测试仪校准装置的校准方法，其中，包括如下步骤：
步骤1：打开窄线宽激光器，调节第二、三偏振控制器，使第三探测器采集到的光强数据为最大值，以提高校准装置的输出光功率；
步骤2：调节第一偏振控制器，使第一探测器采集到的光强数据为最小值，此时对第三、第二探测器的光强数据值进行相除得到第二光纤耦合器的分光比；
步骤3：调节第一偏振控制器，使第二探测器采集到的光强为最小值，此时对第三、第一探测器的光强数据值进行相除得到第一光纤耦合器的分光比；
步骤4：对偏振控制器进行任意调整，此时用第一探测器的光强数据值乘以第一光纤耦合器的分光比得到第一数值，用第二探测器的光强数据值乘以第二光纤耦合器的分光比得到第二数值，将第一数值及第二数值的差除以第一数值及第二数值的和得到的结果的绝对值，即是此时校准装置输出光的偏振度；对第一偏振控制器进行调制，校准装置输出光的偏振度将产生变化并通过数据处理显示模块进行实时计算并显示；
步骤5：将偏振合束器连接第三探测器的一端连接偏振度测试仪，使校准装置的输出光直接进入偏振度测试仪。调节第一偏振控制器对校准装置输出光的偏振度进行调整，产生一系列不同偏振度的输出光，通过对比数据处理显示模块显示的参考值和偏振度测试仪的实测值以实现对偏振度测试仪的偏振度测试性能进行校准。
所述的校准方法，其中，所述数据处理显示模块用于计算及显示分光比及偏振度。
采用上述方案，通过调节偏振控制器就可以实现校准装置输出光偏振度的连续可调，避免了衰减器法中重复使用光开关引入的误差。并通过在在光路中引入参考光路和探测器等模块，使校准装置具备自校准、自测试功能，解决了衰减器法中测量自身调制输出光的偏振度方法较繁琐的问题。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本校准装置由窄线宽激光器1、偏振控制器2、4、6、色散模块5、偏振分束器3、偏振合束器9、光纤耦合器7、8、探测器10、11、12、数据处理显示模块13组合而成，采用基于偏振控制器的频域消偏技术，通过调节偏振控制器2就可以实现校准装置输出光偏振度的连续可调。
本发明中的偏振度测试仪校准装置，其核心是基于偏振控制器的频域消偏技术，通过调节主光路的偏振控制器2，能够方便灵活的改变窄线宽激光的偏振度，可以对偏振度测试仪进行快速精确的校准。按图1连接校准装置，主要操作过程可以分为以下四步：
（1）接通电源，打开窄线宽激光器1，结合探测器12采集到的光强数据，调节偏振控制器5、6，使偏振分束器9的输出光光强为最大值；
（2）调节主光路的偏振控制器2，使探测器11(10)采集到的光强数据为最小值，数据处理模块综合探测器10、12(11、12)的光强数据I1、I2(I3、I4)，标定出光纤耦合器7(8)的分光比x=I2/I1(y=I4/I3)；
（3）数据处理模块综合探测器10、11采集到的光强数据I5、I6和光纤耦合器7、8的分光比计算出偏振分束器9输出光实时的偏振度值DOP=|xI5-yI6|/(xI5+yI6)，并在数据处理显示模块13进行显示，此时调节主光路的偏振控制器2，输出光的偏振度将产生变化并在数据处理显示模块13上进行实时显示；
（4）将偏振分束器9输出端连接偏振度测试仪，调节主光路的偏振控制器2对输出光的偏振度进行调整，并通过对比数据处理显示模块13的参考值和偏振度测试仪的实测值就可以对偏振度测试仪进行校准。
校准装置采用基于偏振控制器的频域消偏技术，通过调节主光路偏振控制器，使主光路的激光偏振态、偏振分束器的分光比、输出光的偏振度依次产生改变。相比传统方法，本方法引入误差较小，调节更加灵活方便，并可以使输出光的偏振度在0-100%范围内连续可调。通过在光路中引入参考光路、探测器、显示和数据处理模块等，能够方便实时的对光纤耦合器分光比进行校准，消除偏振依赖损耗等偏振效应、温度和环境应变导致的耦合器分光比改变，并能够对调制输出光的偏振度进行自测试，提高了校准装置的自动化、智能化。另外，校准装置中各模块方便集成，可以做成一体化的整机，方便携带，有利于对偏振度测试仪进行现场校准。另外，根据本校准装置的工作原理，校准装置仅需要解决内部三个参考探测器的溯源问题，可以直接溯源到光功率标准，有效保证了校准装置的性能指标。
实施例2
在上述实施例的基础上，进一步，提供一种高性能的偏振度测试仪校准装置，其特征在于，由窄线宽激光器、三个偏振控制器、色散模块、偏振分束器、偏振合束器、两个光纤耦合器、三个探测器、数据处理显示模块组成；所述窄线宽激光器依次连接第一偏振控制器、偏振分束器一端，偏振分束器的另一端分为两路，一路依次连接第二偏振控制器、色散模块、第一光纤耦合器一端，另一路依次连接第三偏振控制器、第二光纤耦合器一端，第一光纤耦合器另一端分为两路，一路连接第一探测器，第二光纤耦合器另一端分为两路，一路连接第二探测器，另一路和第一光纤耦合器的另一路分别连接偏振合束器一端的不同两路，偏振合束器另一端连接第三探测器；所述三个探测器均连接数据处理显示模块。以上各部分除探测器与数据处理显示模块的连接外，均通过光纤来实现连接。
偏振合束器接第三探测器的一端为校准装置的输出光端口，在需要对偏振度测试仪进行校准时，可以直接将连接第三探测器的一端改为连接偏振度测试仪即可。所述窄线宽激光器用于校准装置的光源；所述第一偏振控制器用于调整校准装置输出光偏振度的大小；所述第二、三偏振控制器用于提高校准装置的输出光功率；所述色散模块用于使入射光产生一定量的色散；所述偏振分束器用于将一路光分为偏振态正交的两路线偏振光；所述偏振合束器用于提取两路光中偏振态正交的线偏振光部分并合为一路光；所述光纤耦合器，用于将一路光分为两路；所述探测器，用于探测光强值；所述数据处理显示模块，用于计算、显示光纤耦合器的分光比和校准装置输出光实时的偏振度大小；
本发明还包括本装置的校准方法，包括如下步骤：
步骤1：打开窄线宽激光器，调节第二、三偏振控制器，使第三探测器采集到的光强数据为最大值，以提高校准装置的输出光功率；
步骤2：调节第一偏振控制器，使第一探测器采集到的光强数据为最小值，此时对第三、第二探测器的光强数据值进行相除得到第二光纤耦合器的分光比；
步骤3：调节第一偏振控制器，使第二探测器采集到的光强为最小值，此时对第三、第一探测器的光强数据值进行相除得到第一光纤耦合器的分光比；
步骤4：对偏振控制器进行任意调整，此时用第一探测器的光强数据值乘以第一光纤耦合器的分光比得到第一数值，用第二探测器的光强数据值乘以第二光纤耦合器的分光比得到第二数值，将第一数值及第二数值的差除以第一数值及第二数值的和得到的结果的绝对值，即是此时校准装置输出光的偏振度；对第一偏振控制器进行调制，校准装置输出光的偏振度将产生变化并通过数据处理显示模块进行实时计算并显示；
步骤5：将偏振合束器连接第三探测器的一端连接偏振度测试仪，使校准装置的输出光直接进入偏振度测试仪。调节第一偏振控制器对校准装置输出光的偏振度进行调整，产生一系列不同偏振度的输出光，通过对比数据处理显示模块显示的参考值和偏振度测试仪的实测值以实现对偏振度测试仪的偏振度测试性能进行校准。
所述的校准方法，其中，所述数据处理显示模块用于计算及显示分光比及偏振度。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种高性能的偏振度测试仪校准装置，其特征在于，由窄线宽激光器、三个偏振控制器、色散模块、偏振分束器、偏振合束器、两个光纤耦合器、三个探测器、数据处理显示模块组成；所述窄线宽激光器依次连接第一偏振控制器、偏振分束器一端，偏振分束器的另一端分为两路，一路依次连接第二偏振控制器、色散模块、第一光纤耦合器一端，另一路依次连接第三偏振控制器、第二光纤耦合器一端，第一光纤耦合器另一端分为两路，一路连接第一探测器，第二光纤耦合器另一端分为两路，一路连接第二探测器，另一路和第一光纤耦合器的另一路分别连接偏振合束器一端的不同两路，偏振合束器另一端连接第三探测器；所述三个探测器均连接数据处理显示模块。
2.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述偏振合束器接第三探测器的一端为校准装置的输出光端口，输出光的偏振度在0-100％范围内连续可调。
3.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，将所述校准装置的输出光端口连接偏振度测试仪，实现对偏振度测试仪进行校准。
4.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，所述窄线宽激光器用于校准装置的光源；所述第一偏振控制器用于调整校准装置输出光偏振度的大小；所述第二、三偏振控制器用于提高校准装置的输出光功率；所述色散模块用于使入射光产生一定量的色散；所述偏振分束器用于将一路光分为偏振态正交的两路线偏振光；所述偏振合束器用于提取两路光中偏振态正交的线偏振光部分并合为一路光；所述光纤耦合器，用于将一路光分为两路；所述探测器，用于探测光强值；所述数据处理显示模块，用于计算、显示光纤耦合器的分光比和校准装置输出光实时的偏振度大小。
5.如权利要求1所述装置的校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：打开窄线宽激光器，调节第二、三偏振控制器，使第三探测器采集到的光强数据为最大值，以提高校准装置的输出光功率；
步骤2：调节第一偏振控制器，使第一探测器采集到的光强数据为最小值，此时对第三、第二探测器的光强数据值进行相除得到第二光纤耦合器的分光比；
步骤3：调节第一偏振控制器，使第二探测器采集到的光强为最小值，此时对第三、第一探测器的光强数据值进行相除得到第一光纤耦合器的分光比；
步骤4：对偏振控制器进行任意调整，此时用第一探测器的光强数据值乘以第一光纤耦合器的分光比得到第一数值，用第二探测器的光强数据值乘以第二光纤耦合器的分光比得到第二数值，将第一数值及第二数值的差除以第一数值及第二数值的和得到的结果的绝对值，即是此时校准装置输出光的偏振度；对第一偏振控制器进行调制，校准装置输出光的偏振度将产生变化并通过数据处理显示模块进行实时计算并显示；
步骤5：将偏振合束器连接第三探测器的一端连接偏振度测试仪，使校准装置的输出光直接进入偏振度测试仪；调节第一偏振控制器对校准装置输出光的偏振度进行调整，产生一系列不同偏振度的输出光，通过对比数据处理显示模块显示的参考值和偏振度测试仪的实测值以实现对偏振度测试仪的偏振度测试性能进行校准。
6.如权利要求5所述的校准方法，其特征在于，所述数据处理显示模块用于计算及显示分光比及偏振度。
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