CN113595630B - 不等臂干涉仪两臂插损标定装置及系统 - Google Patents

不等臂干涉仪两臂插损标定装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，涉及通信设备测试领域，包括光源、光纤移相器、第一分束器、第二分束器、第三分束器、功率计和计算器，其中，第一分束器和第二分束器组成等臂干涉仪，第二分束器和第三分束器组成待测不等臂干涉仪，光源用于制备脉冲光，第一分束器用于将脉冲光分束为第一脉冲光和第二脉冲光，光纤移相器用于调节第一脉冲光与第二脉冲光之间的相位差，以使经过等臂干涉仪干涉后的脉冲光全部进入待测不等臂干涉的长臂或短臂，功率计用于分别计算待测不等臂干涉的长臂及短臂输出的脉冲光的功率，得到第一脉冲光功率和第二脉冲光功率，提高了精确度及效率。

Description

不等臂干涉仪两臂插损标定装置及系统
技术领域
本发明涉及量子通信设备测试领域，具体涉及一种不等臂干涉仪两臂插损标定装置及系统。
背景技术
不等臂光纤干涉仪是量子通信系统及其他相关领域中非常重要的器件，其性能很多时候决定了量子通信系统的性能。不等臂光纤干涉仪的性能参数主要包括不等臂光纤干涉仪两臂的插损及两臂的插损差，决定了干涉结果的好坏。其中，两臂的插损及两臂的插损差一般要求控制在0.5dB以内。
针对不等臂光纤干涉仪两臂的插损及两臂的插损差，目前大多数企业不做标定，或者采用示波器或者单光子探测器简单观察不等臂光纤干涉仪两臂输出的前脉冲及后脉冲的幅度差，再根据该幅度差计算不等臂光纤干涉仪两臂的插损及两臂的插损差，该方案存在以下缺陷：
主观因素大，导致得到的结果精确度较低，且不能直观读出具体的插损，而是由反推得出，效率较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种不等臂干涉仪两臂插损标定装置及系统，用以解决现有技术存在的精确度低、效率低的缺陷。
为了实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供的不等臂干涉仪两臂插损标定装置包括光源、光纤移相器、第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3、功率计和计算器，其中：
所述第一分束器BS1和所述第二分束器BS2组成等臂干涉仪。
所述第二分束器BS2和所述第三分束器BS3组成待测不等臂干涉仪。
所述光源，用于制备脉冲光。
第一分束器BS1，用于将所述脉冲光分束为第一脉冲光和第二脉冲光。
光纤移相器，用于调节所述第一脉冲光与所述第二脉冲光之间的相位差，以使经过所述等臂干涉仪干涉后的脉冲光全部进入所述待测不等臂干涉的长臂或短臂。
所述功率计，用于分别计算所述待测不等臂干涉的长臂及短臂输出的脉冲光的功率，得到第一脉冲光功率和第二脉冲光功率。
所述计算器，用于根据第一脉冲光功率和第二脉冲光功率，分别得到待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损。
所述计算器，还用于根据待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损，得到待测不等臂干涉的长臂插损与短臂插损的差。
作为本发明一个优选的实施方式，所述光纤移相器，还用于将所述第一脉冲光与所述第二脉冲光之间的相位差调节为π，以使经过所述等臂干涉仪干涉后的脉冲光仅进入所述待测不等臂干涉的长臂。
作为本发明一个优选的实施方式，所述光纤移相器，还用于将所述第一脉冲光与所述第二脉冲光之间的相位差调节为0，以使经过所述等臂干涉仪干涉后的脉冲光仅进入所述待测不等臂干涉的短臂。
作为本发明一个优选的实施方式，该不等臂干涉仪两臂插损标定装置还包括光纤延迟线，用于调节所述等臂干涉仪两壁的长度，使得所述等臂干涉仪两壁的长度保持一致。
作为本发明一个优选的实施方式，该不等臂干涉仪两臂插损标定装置还包括：
光衰减器，用于调节所述第一/二脉冲光的功率，使得所述第一脉冲光的功率与所述第二脉冲光的功率保持一致。
作为本发明一个优选的实施方式，该不等臂干涉仪两臂插损标定装置还包括：
第一单光子探测器SPD1，用于实时探测所述待测不等臂干涉仪长臂输出的脉冲光的光子个数。
作为本发明一个优选的实施方式，该不等臂干涉仪两臂插损标定装置还包括：
第二单光子探测器SPD2，用于实时探测所述待测不等臂干涉仪短臂输出的脉冲光的光子个数。
作为本发明一个优选的实施方式，所述计算器，还用于根据所述待测不等臂干涉仪的长臂输出的脉冲光的光子个数及所述待测不等臂干涉仪的短臂输出的脉冲光的光子个数，计算待测不等臂干涉仪的对比度。
第二方面，本发明实施例提供了一种不等臂干涉仪两臂插损标定系统，该不等臂干涉仪两臂插损标定系统包括如上述第一方面所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置。
本发明实施例提供的不等臂干涉仪两臂插损标定装置及系统具有以下有益效果：
通过光源、光纤移相器、第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3、功率计和计算器的结合，提高了精确度及效率。
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介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的不等臂干涉仪两臂插损标定装置结构示意图。
图2为本发明实施例提供的另一不等臂干涉仪两臂插损标定装置结构示意图。
图3为本发明实施例提供的另一不等臂干涉仪两臂插损标定系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动的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。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的不等臂干涉仪两臂插损标定装置包括光源、光纤移相器、第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3、功率计和计算器，其中：
第一分束器BS1和第二分束器BS2组成等臂干涉仪。
其中，该等臂干涉仪可以为MZ干涉仪，也可以为包含一个分束器的迈克尔逊干涉仪。
第二分束器BS2和第三分束器BS3组成待测不等臂干涉仪。
其中，该不等臂干涉仪可以为MZ干涉仪，也可以为包含一个分束器的迈克尔逊干涉仪。
光源用于制备脉冲光。
第一分束器BS1用于将脉冲光分束为第一脉冲光和第二脉冲光。
光纤移相器用于调节第一脉冲光与第二脉冲光之间的相位差，以使经过等臂干涉仪干涉后的脉冲光全部进入待测不等臂干涉的长臂或短臂。
作为本发明一个具体的实施例，在理想状态下，当光纤移相器将第一脉冲光与第二脉冲光之间的相位差调节为π时，经过等臂干涉仪干涉后的脉冲光全部进入待测不等臂干涉的长臂。
具体地，在理想状态下，当光纤移相器将第一脉冲光与第二脉冲光之间的相位差调节为0时，经过等臂干涉仪干涉后的脉冲光全部进入待测不等臂干涉的短臂。
功率计用于分别计算待测不等臂干涉的长臂及短臂输出的脉冲光的功率，得到第一脉冲光功率和第二脉冲光功率。
计算器用于根据第一脉冲光功率和第二脉冲光功率，分别得到待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损。
计算器还用于根据待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损，得到待测不等臂干涉的长臂插损与短臂插损的差。
具体地，第一分束器BS1、第二分束器BS2及第三分束器BS3均为50:50的分束器。
本发明实施例提供的不等臂干涉仪两臂插损标定装置包括光源、光纤移相器、第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3、功率计和计算器，其中，第一分束器BS1和第二分束器BS2组成等臂干涉仪，第二分束器BS2和第三分束器BS3组成待测不等臂干涉仪，光源用于制备脉冲光，第一分束器BS1用于将脉冲光分束为第一脉冲光和第二脉冲光，光纤移相器用于调节第一脉冲光与第二脉冲光之间的相位差，以使经过等臂干涉仪干涉后的脉冲光全部进入待测不等臂干涉的长臂或短臂，功率计用于分别计算待测不等臂干涉的长臂及短臂输出的脉冲光的功率，得到第一脉冲光功率和第二脉冲光功率，计算器用于根据第一脉冲光功率和第二脉冲光功率，分别得到待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损并根据待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损，得到待测不等臂干涉的长臂与短臂之间的插损差，提高了精确度及效率。
实施例2
如图2所示，本发明实施例提供的另一不等臂干涉仪两臂插损标定装置除了包括图1所示的光源、光纤移相器、第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3、功率计和计算器外，还包括光衰减器、光纤延迟线、第一单光子探测器SPD1、第二单光子探测器SPD2、第四分束器BS4和第五分束器BS5，其中：
光纤延迟线用于调节等臂干涉仪两壁的长度，使得等臂干涉仪两壁的长度保持一致。
光衰减器用于调节第一/二脉冲光的功率，使得第一脉冲光的功率与第二脉冲光的功率保持一致。
第四分束器BS4用于将待测不等臂干涉仪的长臂或短臂输出的脉冲光分为两束，一束输入第五分束器BS5，另一束输入功率计。
具体地，计算器为单片机。
图1为不考虑第一脉冲光与第二脉冲光之间的相位差调节为π/0时，部分脉冲光泄露输入待测不等臂干涉仪的短/长臂的理想情况下不等臂干涉仪两臂插损标定装置的结构示意图。图2为考虑了当将第一脉冲光与第二脉冲光之间的相位差调节为π/0时，脉冲光泄露输入待测不等臂干涉仪的短/长臂的理想情况下不等臂干涉仪两臂插损标定装置的结构示意图，其中：
第一单光子探测器SPD1用于实时探测待测不等臂干涉仪长臂输出的脉冲光的光子个数。
第二单光子探测器SPD2用于实时探测待测不等臂干涉仪短臂输出的脉冲光的光子个数。
计算器根据待测不等臂干涉仪的长臂及短臂输出的脉冲光的光子个数，计算待测不等臂干涉仪的对比度，其中，该对比度为待测不等臂干涉仪的长臂及短臂输出的脉冲光的光子数的比值，通过调节相位移相器使得该对比度的值达到最大或者最小，以使脉冲光全部输入待测不等臂干涉仪的长臂或者短臂。对比度越大，计算得到的待测不等臂干涉仪的长臂或短臂的插损的精确度就越大，经过计算表明，如果该对比度为100:1的话，计算得到的待测不等臂干涉仪的长臂或短臂的插损误差为0.04dB。
具体地，第四分束器BS4为1:999的分束器、第五分束器BS5为50:50的分束器。
实施例3
如图3所示，本发明实施例提供的不等臂干涉仪两臂插损标定系统包括如图1或图2所示的不等臂干涉仪两臂插损标定装置。
可以理解的是，上述方法及装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于，包括：光源、光纤移相器、第一分束器BS1、第二分束器BS2、第三分束器BS3、功率计和计算器，其中：
所述第一分束器BS1和所述第二分束器BS2组成等臂干涉仪；
所述第二分束器BS2和所述第三分束器BS3组成待测不等臂干涉仪；
所述光源，用于制备脉冲光；
第一分束器BS1，用于将所述脉冲光分束为第一脉冲光和第二脉冲光；
光纤移相器，用于调节所述第一脉冲光与所述第二脉冲光之间的相位差，以使经过所述等臂干涉仪干涉后的脉冲光全部进入所述待测不等臂干涉的长臂或短臂；
所述功率计，用于分别计算所述待测不等臂干涉的长臂及短臂输出的脉冲光的功率，得到第一脉冲光功率和第二脉冲光功率；
所述计算器，用于根据第一脉冲光功率和第二脉冲光功率，分别得到待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损；
所述计算器，还用于根据待测不等臂干涉的长臂的插损及短臂的插损，得到待测不等臂干涉的长臂插损与短臂插损的差。
2.根据权利要求1所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于：
所述光纤移相器，还用于将所述第一脉冲光与所述第二脉冲光之间的相位差调节为π，以使经过所述等臂干涉仪干涉后的脉冲光仅进入所述待测不等臂干涉的长臂。
3.根据权利要求1所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于：
所述光纤移相器，还用于将所述第一脉冲光与所述第二脉冲光之间的相位差调节为0，以使经过所述等臂干涉仪干涉后的脉冲光仅进入所述待测不等臂干涉的短臂。
4.根据权利要求3所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于，还包括：
光纤延迟线，用于调节所述等臂干涉仪两壁的长度，使得所述等臂干涉仪两壁的长度保持一致。
5.根据权利要求4所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于，还包括：
光衰减器，用于调节所述第一/二脉冲光的功率，使得所述第一脉冲光的功率与所述第二脉冲光的功率保持一致。
6.根据权利要求2所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于，还包括：
第一单光子探测器SPD1，用于实时探测所述待测不等臂干涉仪长臂输出的脉冲光的光子个数。
7.根据权利要求3所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于，还包括：
第二单光子探测器SPD2，用于实时探测所述待测不等臂干涉仪短臂输出的脉冲光的光子个数。
8.根据权利要求7所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置，其特征在于：
所述计算器，还用于根据所述待测不等臂干涉仪的长臂输出的脉冲光的光子个数及所述待测不等臂干涉仪的短臂输出的脉冲光的光子个数，计算待测不等臂干涉仪的对比度。
9.一种不等臂干涉仪两臂插损标定系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的不等臂干涉仪两臂插损标定装置。
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