CN103957050B - 一种双Sagnac环的色散测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双Sagnac环的色散测量装置及方法，包括宽带光源模块、频谱监测模块和控制与数据处理模块，还包括双Sagnac环色散检测模块，所述双Sagnac环色散检测模块包括第一Sagnac环和抗干扰模块，所述第一Sagnac环包括第一单模光纤、第二单模光纤、移频控制器、偏振控制器和第一光纤耦合器，所述抗干扰模块包括第三单模光纤、第四单模光纤、扰动源和第二光纤耦合器。本发明的有益效果是：通过现有色散检测模块中增加抗干扰模块，主动引入干扰源以抑制外接干扰信号的影响，提高干涉条纹对比度，从而提高色散测量精度，结构简单，测量速度快。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种双端测量超长距离光纤色散的双Sagnac环的色散测量装置及方法。
背景技术
本公司(武汉虹拓新技术有限责任公司)已申请专利《一种色散测量装置》(申请号201010596208.6)中，有双端接入和单端接入两种方法测量光纤色散，其中双端接入光路测量光纤色散会受到外界环境(特别是噪声、振动等)的影响导致干涉条纹对比度随外界影响而变化，影响测量精度，特别是在100Km以上长距离光纤色散测量时，会因为外界环境影响导致无法测量出色散信息。
为解决上述问题，本发明在双端接入光路中增加一个抗干扰模块，从而提高干涉条纹对比度。
发明内容
本发明的目的是提供一种双Sagnac环的色散测量装置及方法，在现有色散检测模块中增加抗干扰模块，主动引入一个干扰源以抑制外接干扰信号的影响，提高干涉条纹对比度，提高色散测量精度。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种双Sagnac环的色散测量装置，包括宽带光源模块、频谱监测模块和控制与数据处理模块，还包括双Sagnac环色散检测模块，所述双Sagnac环色散检测模块能够将所述宽带光源模块的宽带光信号分解成两路光信号，并使所述两路光信号发生干涉的同时提供一个扰动源信号来抑制外接干扰，所述双Sagnac环色散检测模块包括第一Sagnac环和抗干扰模块，
所述第一Sagnac环包括第一单模光纤、第二单模光纤、移频控制器、偏振控制器和第一光纤耦合器，所述第一光纤耦合器的第一端口连接并接收所述宽带光源模块传输的宽带光信号，所述第一光纤耦合器的第二端口与所述频谱监测模块连接，所述第一单模光纤的一端与所述第一光纤耦合器的第三端口连接，所述第一单模光纤的另一端与所述偏振控制器连接，所述第二单模光纤的一端与所述第一光纤耦合器的第四端口连接，所述第二单模光纤的另一端与所述移频控制器连接；
所述抗干扰模块包括第三单模光纤、第四单模光纤、扰动源和第二光纤耦合器，所述第三单模光纤的一端与所述第二光纤耦合器的第三端口连接，所述第四单模光纤的一端与所述第二光纤耦合器的第四端口连接，所述待测光纤和所述扰动源串接在所述第三单模光纤的另一端和所述第四单模光纤的另一端之间，所述第二光纤耦合器的第一端口与所述偏振控制器连接，所述第二光纤耦合器的第二端口与所述移频控制器连接；
所述控制与数据处理模块分别与所述频谱监测模块、所述扰动源和所述移频控制器连接。
进一步有技术方案是，所述宽带光源模块，用于产生色散测量所需的宽带光信号。
进一步有技术方案是，所述频谱监测模块，用于采集所述双Sagnac环色散检测模块产生的干涉信号。
进一步有技术方案是，所述控制与数据处理模块，用于控制所述移频控制器和扰动源得到对比度最大的干涉条纹，且所述控制与数据处理模块接收所述频谱监测模块发送来的干涉信号，并分析该所述干涉信号得到待测光纤的色散信息。
进一步有技术方案是，所述移频控制器为调制器或频移器。
进一步有技术方案是，所述扰动源为能够提供一个快速扰动源的装置。
进一步有技术方案是，所述扰动源为扰偏仪或压电陶瓷。
一种基于双Sagnac环的色散测量装置的测量方法，它的实现过程如下：
所述宽带光源模块产生色散测量所需的宽带光信号；
所述宽带光源模块的宽带光信号通过第一光纤耦合器的第一端口进入第一Sagnac环；
所述宽带光信号进入所述第一Sagnac环后被分解成正反两路光信号传输：
一路光信号先经过移频控制器进行频移后，从第二光纤光纤耦合器的第二端口进入所述抗干扰模块，在所述抗干扰模块内绕行一周后经第二光纤耦合器的第一端口返回到第一Sagnac环，从第一光纤耦合器的第二端口进入频谱监测模块显示；
另外一路光信号先经过所述偏振控制器后，从第二光纤耦合器的第一端口进入所述抗干扰模块，在所述抗干扰模块内绕行一周后经第二光纤耦合器的第二端口返回到第一Sagnac环，从第一光纤耦合器的第二端口进入频谱监测模块显示；
所述两路光信号经过所述移频控制器的时间不相同，且在待测光纤色散的作用下，产生的所有光信号在不同波长处的相对相位是不一样的，使每一光信号针对宽带光谱中的某一波长的光的相位也不相同，最终每一路光信号通过所述频谱监测模块都显示出来形成光谱，即为所有光干涉后的光谱图。
本发明的有益效果是：提供一种双Sagnac环的色散测量装置及方法，通过在现有色散检测模块中增加抗干扰模块，主动引入一个干扰源以抑制外接干扰信号的影响，提高干涉条纹对比度，从而提高色散测量精度；在本色散测量装置中，干扰源不工作、且无任何外界干扰情况下，频谱检测模块探测到的干涉条纹对比度为零，无法得到待测光纤的色散信息；干扰源不工作、且外界干扰因素不确定情况下，干涉条纹对比度随外界干扰因素变化，分析得到的待测光纤色散信息不准确或者说精度低；在干扰源工作的情况下，无论外界干扰如何，干涉条纹稳定且有最佳的对比度。
附图说明
图1为本发明一种双Sagnac环的色散测量装置的结构示意图；
图2为本发明一种双Sagnac环的色散测量装置的双Sagnac环色散检测模块的结构示意图；
图3为本发明一种双Sagnac环的色散测量装置测量60Km G.652光纤在扰动源不工作时的光谱图；
图4为本发明一种双Sagnac环的色散测量装置测量60Km G.652光纤在扰动源工作时的光谱图；
图5为本发明一种双Sagnac环的色散测量装置测量60Km G.652光纤25次的色散曲线图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、宽带光源模块，2、频谱监测模块，3、控制与数据处理模块，4、双Sagnac环色散检测模块，5、待测光纤，6、移频控制器，7、扰动源，8、偏振控制器，9、第一Sagnac环，10、抗干扰模块，11、第一光纤耦合器，12、第一单模光纤，13、第二单模光纤，14、第二光纤耦合器，15第三单模光纤，16、第四单模光纤，11_1、第一光纤耦合器的第一端口，11_2、第一光纤耦合器的第二端口，11_3、第一光纤耦合器的第三端口，11_4、第一光纤耦合器的第四端口，14_1、第二光纤耦合器的第一端口，14_2、第二光纤耦合器的第二端口，14_3、第二光纤耦合器的第三端口，14_4、第二光纤耦合器的第四端口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1和2所示，一种双Sagnac环的色散测量装置，包括宽带光源模块1、频谱监测模块2和控制与数据处理模块3，还包括双Sagnac环色散检测模块4，所述双Sagnac环色散检测模块4能够将所述宽带光源模块的宽带光信号分解成两路光信号，并使所述两路光信号发生干涉的同时提供一个扰动源信号来抑制外接干扰，所述双Sagnac环色散检测模块4包括第一Sagnac环9和抗干扰模块10，
所述第一Sagnac环9包括第一单模光纤12、第二单模光纤13、移频控制器6、偏振控制器8和第一光纤耦合器11，所述第一光纤耦合器11的第一端口11_1连接并接收所述宽带光源模块1传输的宽带光信号，所述第一光纤耦合器11的第二端口11_2与所述频谱监测模块2连接，所述第一单模光纤12的一端与所述第一光纤耦合器11的第三端口11_3连接，所述第一单模光纤12的另一端与所述偏振控制器8连接，所述第二单模光纤13的一端与所述第一光纤耦合器11的第四端口11_4连接，所述第二单模光纤13的另一端与所述移频控制器6连接；
所述抗干扰模块10包括第三单模光纤15、第四单模光纤16、扰动源7和第二光纤耦合器(14)，所述第三单模光纤15的一端与所述第二光纤耦合器14的第三端口14_3连接，所述第四单模光纤16的一端与所述第二光纤耦合器14的第四端口14_4连接，所述待测光纤5和所述扰动源7串接在所述第三单模光纤15的另一端和所述第四单模光纤16的另一端之间，所述第二光纤耦合器14的第一端口14_1与所述偏振控制器8连接，所述第二光纤耦合器14的第二端口14_2与所述移频控制器6连接；
所述控制与数据处理模3块分别与所述频谱监测模块2、所述干扰源7和所述移频控制器6连接。
所述宽带光源模块1，用于产生色散测量所需的宽带光信号。
所述频谱监测模块2，用于采集所述双Sagnac环色散检测模块4产生的干涉信号。
所述控制与数据处理模块3，用于控制移频控制器6和干扰源7以得到对比度最大的干涉条纹，且所述控制与数据处理模块3接收所述频谱监测模块2发送来的干涉信号并分析该所述干涉信号得到待测光纤的色散信息。
所述移频控制器6为调制器或频移器。
所述扰动源7为能够提供一个快速扰动源的装置。
所述扰动源7为扰偏仪或压电陶瓷。
一种基于双Sagnac环的色散测量装置的测量方法，它的实现过程如下：
所述宽带光源模块1产生色散测量所需的宽带光信号；
所述宽带光源模块1的宽带光信号通过第一光纤耦合器11的第一端口11_1进入第一Sagnac环9；
所述宽带光信号进入所述第一Sagnac环9后被分解成正反两路光信号传输：
一路光信号先经过移频控制器6进行频移后，从第二光纤光纤耦合器14的第二端口14_2进入所述抗干扰模块10，在所述抗干扰模块10内绕行一周后经第二光纤耦合器14的第一端口返回到第一Sagnac环9，从第一光纤耦合器11的第二端口11_2进入频谱监测模块2显示；
另外一路光信号先经过所述偏振控制器8后，从第二光纤耦合器14的第一端口14_1进入所述抗干扰模块10，在抗干扰模块10内绕行一周后经第二光纤耦合器14的第一端口返回到第一Sagnac环9，从第一光纤耦合器11的第二端口11_2进入频谱监测模块2显示；
所述两路光信号经过所述移频控制器6的时间不相同，且在待测光纤5色散的作用下，产生的所有光信号在不同波长处的相对相位是不一样的，使每一光信号针对宽带光谱中的某一波长的光的相位也不相同，最终每一路光信号通过所述频谱监测模块2都显示出来形成光谱，即为所有光干涉后的光谱图。
本发明宽带光源模块1的宽带光信号从第一光纤耦合器11第一端口11_1输入到双Sagnac环色散检测模块4，从第一光纤耦合器11第二端口11_2输出到频谱监测模块2，可以分成以下8个路径：
1)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第三端口11_3→偏振控制器8→第二光纤耦合器的第一端口14_1→第二光纤耦合器的第三端口14_3→待测光纤5→扰动源7→第二光纤耦合器的第四端口14_4→第二光纤耦合器的第一端口14_1→偏振控制器8→11_3→第一光纤耦合器的第二端口11_2；
2)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第三端口11_3→偏振控制器8→第二光纤耦合器的第一端口14_1→第二光纤耦合器的第四端口14_4→扰动源7→待测光纤5→第二光纤耦合器的第三端口14_3→第二光纤耦合器的第一端口14_1→8→11_3→第一光纤耦合器的第二端口11_2；
3)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第四端口11_4→移频控制器6→第二光纤耦合器的第二端口14_2→第二光纤耦合器的第三端口14_3→待测光纤5→扰动源7→第二光纤耦合器的第四端口14_4→第二光纤耦合器的第二端口14_2→移频控制器6→第一光纤耦合器的第四端口11_4→第一光纤耦合器的第二端口11_2；
4)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第四端口11_4→移频控制器6→第二光纤耦合器的第二端口14_2→第二光纤耦合器的第四端口14_4→扰动源7→待测光纤5→第二光纤耦合器的第三端口14_3→第二光纤耦合器的第二端口14_2→移频控制器6→第一光纤耦合器的第四端口11_4→第一光纤耦合器的第二端口11_2；
5)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第三端口11_3→偏振控制器8→第二光纤耦合器的第一端口14_1→第二光纤耦合器的第三端口14_3→待测光纤5→扰动源7→第二光纤耦合器的第四端口14_4→第二光纤耦合器的第二端口14_2→移频控制器6→第一光纤耦合器的第四端口11_4→第一光纤耦合器的第二端口11_2；
6)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第三端口11_3→偏振控制器8→第二光纤耦合器的第一端口14_1→第二光纤耦合器的第四端口14_4→扰动源7→待测光纤5→第二光纤耦合器的第三端口14_3→第二光纤耦合器的第二端口14_2→移频控制器6→第一光纤耦合器的第四端口11_4→第一光纤耦合器的第二端口11_2；
7)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第四端口11_4→移频控制器6→第二光纤耦合器的第二端口14_2→第二光纤耦合器的第三端口14_3→待测光纤5→扰动源7→第二光纤耦合器的第四端口14_4→第二光纤耦合器的第一端口14_1→偏振控制器8→第一光纤耦合器的第三端口11_3→第一光纤耦合器的第二端口11_2；
8)第一光纤耦合器的第一端口11_1→第一光纤耦合器的第四端口11_4→移频控制器6→第二光纤耦合器的第二端口14_2→第二光纤耦合器的第四端口14_4→7→待测光纤5→第二光纤耦合器的第三端口14_3→第二光纤耦合器的第一端口14_1→偏振控制器8→第一光纤耦合器的第三端口11_3→第一光纤耦合器的第二端口11_2。
其中，路径5)、6)、7)、8)四路光信号的路径是完全相同的，但是由于光信号经过移频控制器6的时间不相同，故在待测光纤5色散的作用下，四路光信号在不同波长处的相对相位是不一样的，即四路光信号针对宽带光谱中的某一波长的光的相位不相同，从频谱监测模块2探测的光谱即为这四路光干涉后的光谱图。
如：待测光纤5以60Km G.652光纤为例，当扰动源不工作情况下，频谱监测模块2上观测到的光谱如图3所示，光谱反映出的是宽带光源模块1输出的光谱轮廓，干涉条纹对比度为零，无法从光谱中提取色散信息，该光谱还受外界随机噪声的干扰，可以导致光谱幅度变化，后者偶尔出现干涉条纹但瞬间消失；当扰动源工作时，频谱监测模块2上观测到的光谱如图4所示，出现稳定的干涉条纹，且该干涉条纹不随外界噪声、振动等的影响。通过对该干涉条纹分析，得到的色散曲线如图5所示，图中为测量25次得到的25条色散曲线。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)
1.一种双Sagnac环的色散测量装置，包括宽带光源模块(1)、频谱监测模块(2)和控制与数据处理模块(3)，其特征在于，
还包括双Sagnac环色散检测模块(4)，所述双Sagnac环色散检测模块(4)能够将所述宽带光源模块的宽带光信号分解成两路光信号，并使所述两路光信号发生干涉的同时提供一个扰动源信号来抑制外接干扰，所述双Sagnac环色散检测模块(4)包括第一Sagnac环(9)和抗干扰模块(10)，
所述第一Sagnac环(9)包括第一单模光纤(12)、第二单模光纤(13)、移频控制器(6)、偏振控制器(8)和第一光纤耦合器(11)，所述第一光纤耦合器(11)的第一端口(11_1)连接并接收所述宽带光源模块(1)传输的宽带光信号，所述第一光纤耦合器(11)的第二端口(11_2)与所述频谱监测模块(2)连接，所述第一单模光纤(12)的一端与所述第一光纤耦合器(11)的第三端口(11_3)连接，所述第一单模光纤(12)的另一端与所述偏振控制器(8)连接，所述第二单模光纤(13)的一端与所述第一光纤耦合器(11)的第四端口(11_4)连接，所述第二单模光纤(13)的另一端与所述移频控制器(6)连接；
所述抗干扰模块(10)包括第三单模光纤(15)、第四单模光纤(16)、扰动源(7)和第二光纤耦合器(14)，所述第三单模光纤(15)的一端与所述第二光纤耦合器(14)的第三端口(14_3)连接，所述第四单模光纤(16)的一端与所述第二光纤耦合器(14)的第四端口(14_4)连接，待测光纤(5)和所述扰动源(7)串接在所述第三单模光纤(15)的另一端和所述第四单模光纤(16)的另一端之间，所述第二光纤耦合器(14)的第一端口(14_1)与所述偏振控制器(8)连接，所述第二光纤耦合器(14)的第二端口(14_2)与所述移频控制器(6)连接；
所述控制与数据处理模块(3)分别与所述频谱监测模块(2)、所述扰动源(7)和所述移频控制器(6)连接。
2.根据权利要求1所述一种双Sagnac环的色散测量装置，其特征在于，所述宽带光源模块(1)，用于产生色散测量所需的宽带光信号。
3.根据权利要求1所述一种双Sagnac环的色散测量装置，其特征在于，所述频谱监测模块(2)，用于采集所述双Sagnac环色散检测模块(4)产生的干涉信号。
4.根据权利要求1所述一种双Sagnac环的色散测量装置，其特征在于，所述控制与数据处理模块(3)，用于控制所述移频控制器(6)和扰动源(7)得到对比度最大的干涉条纹，且所述控制与数据处理模块(3)接收所述频谱监测模块(2)发送来的干涉信号并分析该所述干涉信号得到待测光纤的色散信息。
5.根据权利要求1所述一种双Sagnac环的色散测量装置，其特征在于，所述移频控制器(6)为调制器或频移器。
6.根据权利要求1所述一种双Sagnac环的色散测量装置，其特征在于，所述扰动源(7)为能够提供一个快速扰动源的装置。
7.根据权利要求1或6所述一种双Sagnac环的色散测量装置，其特征在于，所述扰动源(7)为扰偏仪或压电陶瓷。
8.一种基于权利要求1所述双Sagnac环的色散测量装置的测量方法，其特征在于，它的实现过程如下：
所述宽带光源模块(1)产生色散测量所需的宽带光信号；
所述宽带光源模块(1)的宽带光信号通过第一光纤耦合器(11)的第一端口(11_1)进入第一Sagnac环(9)；
所述宽带光信号进入所述第一Sagnac环(9)后被分解成正反两路光信号传输：
一路光信号先经过移频控制器(6)进行频移后，从第二光纤光纤耦合器(14)的第二端口(14_2)进入所述抗干扰模块(10)，在所述抗干扰模块(10)内绕行一周后再经第二光纤耦合器(14)的第一端口(14-1)返回第一Sagnac环(9)，从第一光纤耦合器(11)的第二端口(11_2)进入频谱监测模块(2)显示；
另外一路光信号先经过所述偏振控制器(8)后，从第二光纤耦合器(14)的第一端口(14_1)进入所述抗干扰模块(10)，在所述抗干扰模块(10)内绕行一周后经第二光纤耦合器(14)的第二端口(14-2)返回第一Sagnac环(9)，从第一光纤耦合器(11)的第二端口(11_2)进入频谱监测模块(2)显示；
所述两路光信号经过所述移频控制器(6)的时间不相同，且在待测光纤(5)色散的作用下，产生的所有光信号在不同波长处的相对相位是不一样的，使每一光信号针对宽带光谱中的某一波长的光的相位也不相同，最终每一路光信号通过所述频谱监测模块(2)都显示出来形成光谱，即为所有光干涉后的光谱图。
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| Title |
|---|
| Application of Sagnac interferometer for measuring chromatic dispersion of installed single-mode fibres;K.Sarwar Abedin,etal.;《Electronics Letters》;20000302;第413-414页 * |
| 光纤色散测量概述;方伟等;《光通信技术》;20060908;第24-26页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103957050A (zh) | 2014-07-30 |
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