CN108168848B - 一种多模光纤测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多模光纤测试装置，包括依次按照“Z”字形结构放置的脉冲激光器、楔形镜、第一反射镜、第二反射镜、扩散器和一个聚焦透镜，扩散器放置在一个可三维方向移动的三维调整架上，第二反射镜放置在一个旋转电机控制的电动三维调整架上，光束通过聚焦透镜耦合到被测试光纤，被测试光纤输出的光经过两个第三透镜和第二透镜到达光电探测器，楔形镜将脉冲激光器发射出的一部分光反射后，通过第一透镜传导到光电探测器，随后作为触发信号到达示波器，其能够实现描述多模光纤的模式分布特性和稳定性。

Description

一种多模光纤测试装置
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种多模光纤测试装置。
背景技术
目前多模光纤模式激发技术主要有以下几类：(1)运用中心发射技术来有选择性的激发多模光纤的各种模式，这样一来能够得到类似于单模光纤的传输特性和带宽距离大幅提升的多模光纤的产品。(2)运用二进制相位空间光调制器，精确激发多模光纤中的每一个模式，产生了完整详细的模态特性描述。(3)结合S2成像和相关滤波技术(CFT)的一套实验装置。实践中往往需要一种模式激发装置来描述多模光纤的模式分布特性和稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多模光纤测试装置，以实现描述多模光纤的模式分布特性和稳定性。
为实现上述目的，本发明方法提供一种多模光纤测试装置，包括依次按照“Z”字形结构放置的脉冲激光器、楔形镜、第一反射镜、第二反射镜、扩散器和一个聚焦透镜，扩散器放置在一个可三维方向移动的三维调整架上，第二反射镜放置在一个旋转电机控制的电动三维调整架上，光束通过聚焦透镜耦合到被测试光纤，被测试光纤输出的光经过两个第三透镜和第二透镜到达光电探测器，楔形镜将脉冲激光器发射出的一部分光反射后，通过第一透镜传导到光电探测器，随后作为触发信号到达示波器。
可选地，被测试光纤的数量为两个。
可选地，一条被测试光纤为单包层光纤，另一条被测试光纤为双包层光纤。
可选地，第二反射镜设置为倾斜结构。
可选地，示波器为宽带宽示波器，其带宽达到GHz量级。
可选地，光电探测器为高速探测器，其带宽大于GHz。
可选地，第一透镜为双凸透镜。
可选地，第二透镜为双凸透镜。
可选地，第三透镜为双凸透镜。
可选地，聚焦透镜为双凸透镜。
本发明具有如下优点：
本发明的多模光纤测试装置，其基于差分模式时延(DMD)测量方法和飞行时间技术(TOF)，能够实现描述多模光纤的模式分布特性和稳定性。
附图说明
图1为本发明的多模光纤测试装置的结构示意图。
图中，1为脉冲激光器，2为光电探测器，3为第一透镜，4为楔形镜，5为第一反射镜，6为示波器，7为光电探测器，8为第二透镜，9为第三透镜，10为被测试光纤，11为聚焦透镜，12为扩散器，13为三维调整架，14为第二反射镜，15为电动三维调整架。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例
一种多模光纤测试装置，参见图1，包括依次按照“Z”字形结构放置的脉冲激光器1、楔形镜4、第一反射镜5、第二反射镜14、扩散器12和一个聚焦透镜11，扩散器12放置在一个可三维方向移动的三维调整架13上，第二反射镜14放置在一个旋转电机控制的电动三维调整架15上，光束通过聚焦透镜11耦合到被测试光纤10，被测试光纤10输出的光经过两个第三透镜9和第二透镜8到达光电探测器7，楔形镜4将脉冲激光器1发射出的一部分光反射后，通过第一透镜3传导到光电探测器2，随后作为触发信号到达示波器6。
可见，本实施例的多模光纤测试装置，第二反射镜14通过倾斜放置并快速旋转来克服斑点对实验的影响，从而获得均匀稳定的激发。扩散器12可以采用经过加工的磨砂玻璃，扩散器12被安装在电动三维调整架13上，并放置于作为耦合透镜的聚焦透镜11之前，用来将激光器发出的衍射极限的光束转化为一个近似平顶分布的光束，并光束质量比之前大大降低。所述聚焦透镜11的需要合适的数值孔径，以确保所有模式都能被稳定激发。所述被测试光纤10中，一条为单包层光纤，光仅在纤芯内传导，另一条为双包层光纤，光在内包层中传导，两条光纤都是阶跃型多模光纤。不同的模式在被测试光纤10中传导时，由于色散效应，不同波长的光传播速率不同，因此，在被测试光纤10中传播一段适当的距离后，不同的模式因为光纤的色散作用在传输一定的长度以后，不同模式在时域中被分开，变成具有不同间隔的脉冲序列，通过光检测器探测后，通过示波器6进行时域特征观测。
优选的，被测试光纤10的数量为两个。
优选的，一条被测试光纤10为单包层光纤。
优选的，另一条被测试光纤10为双包层光纤。
优选的，示波器6为宽带宽示波器，其带宽达到GHz量级。
优选的，光电探测器2为高速探测器，其带宽大于15GHz。
优选的，第一透镜3为双凸透镜。
优选的，第二透镜8为双凸透镜。
优选的，第三透镜9为双凸透镜。
优选的，聚焦透镜11为双凸透镜。
优选的，楔形镜4设置在固定座内。固定座包括至少三个卡爪。楔形镜4设置在卡爪中间处。卡爪包括双层爪板。双层爪板之间连接有弧形弹片。内层的爪板的内壁上设置有保护垫。保护垫的内壁上设置有防滑纹理层。卡爪连接在固定板上。固定板的底面上设置有吸盘槽。吸盘槽内设置有吸盘。卡爪的下端均与转杆相连接。转杆伸入到轴套内。轴套与固定板相连接。轴套的侧壁上设置有定位螺孔，定位螺孔内设置有定位螺栓。
本发明的多模光纤测试装置，脉冲激光器1优选为超快脉冲激光器，即超短脉冲(皮秒和飞秒以及更短的脉冲)激光器；旋转电机优选为高速旋转电机；扩散器12可以是磨砂玻璃散射片或者特殊加工的具有特殊微结构的工程漫散射体。示波器6优选为宽带宽示波器或高速示波器。
本发明的多模光纤测试装置，可以包括扰模器，扰模器连接在光源和由多个渐变折射率多模光纤组成的光纤耦合器之间。输入光信号的模式可通过扰模器转换为随机模式，能够实现输入光处于稳定的激发状态，不仅包括低阶模态也包括高阶模态的输入光信号，从而实现将输入光信号不受任何不规则的输出光功率的影响。
本发明的多模光纤测试装置，可以设置有多模有源光纤，输入和输出单模无源光纤对接于有源光纤的相对端部。如果输入无源和有源光纤不具备基本匹配的直径，SM辐射耦合进入有源光纤可以激发基频和高阶模式，而互相干扰，创造一个沿激光谐振腔向前和向后光传播方向上不均匀分布的折射率。在有源光纤沿光路的向前、向后方向的折射率变化的纵向扰动分量按各自的余弦函数分布。设置光路的长度，使得各扰动分量的余弦函数在向反相位位置移动，基模和高阶模式之间的交叉耦合系数基本上被最小化。通过控制MM有源光纤耦合的环境温度或压电元件的电场来维持光路的最佳长度。因此，所公开的高功率光纤激光器以最低功率损耗的基模发射激光。
本发明的多模光纤测试装置，可以利用腔体设计使锁模多模光纤激光器稳定产生高峰值功率脉冲，大大延长了传统锁模单模光纤激光器的峰值功率极限。通过将可饱和吸收体插入腔体中并插入一个或多个模式滤波器来确保锁模，以确保多模光纤中基模的振荡。通过插入额外的半导体光功率限制器到腔体中，可以减小吸收体损坏的概率。
本发明的多模光纤测试装置，可以通过使用飞秒激光和工程毛玻璃来表现多模光纤的模式稳定性。结果表明，这种方法简单可靠。
需要说明的是，本发明的多模光纤测试装置，主要对上述结构进行了改进，其他未提及的功能、部件及结构，在需要时，可以采用现有技术中能够实现相应功能的部件及结构进行实施。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种多模光纤测试装置，其特征在于，包括依次按照“Z”字形结构放置的脉冲激光器(1)、楔形镜(4)、第一反射镜(5)、第二反射镜(14)、扩散器(12)和一个聚焦透镜(11)，扩散器(12)放置在一个可三维方向移动的三维调整架(13)上，第二反射镜(14)放置在一个旋转电机控制的电动三维调整架(15)上，光束通过聚焦透镜(11)耦合到被测试光纤(10)，被测试光纤(10)输出的光依次经过第三透镜(9)和第二透镜(8)到达光电探测器(7)，楔形镜(4)将脉冲激光器(1)发射出的一部分光反射后，通过第一透镜(3)传导到光电探测器(2)，随后作为触发信号到达示波器(6)；一条被测试光纤(10)为单包层光纤，另一条被测试光纤(10)为双包层光纤；
第二反射镜通过倾斜放置并快速旋转来克服斑点对实验的影响，从而获得均匀稳定的激发；扩散器采用经过加工的磨砂玻璃，用来将激光器发出的衍射极限的光束转化为一个近似平顶分布的光束。
2.如权利要求1所述的多模光纤测试装置，其特征在于，被测试光纤(10)的数量为两个。
3.如权利要求1所述的多模光纤测试装置，其特征在于，示波器(6)为宽带宽示波器，其带宽达到GHz量级。
4.如权利要求1所述的多模光纤测试装置，其特征在于，光电探测器(2)为高速探测器，其带宽大于15GHz。
5.如权利要求1所述的多模光纤测试装置，其特征在于，第一透镜(3)为双凸透镜。
6.如权利要求1所述的多模光纤测试装置，其特征在于，第二透镜(8)为双凸透镜。
7.如权利要求1所述的多模光纤测试装置，其特征在于，第三透镜(9)为双凸透镜。
8.如权利要求1所述的多模光纤测试装置，其特征在于，聚焦透镜(11)为双凸透镜。
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