CN113701996A - 一种用于光纤模式精确表征的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于光纤模式精确表征的测量装置，包括宽带光源、输出尾纤、待测光纤、透镜组、CCD、探针光纤、二维位移台和光谱仪。本发明装置利用基模和高阶模在光纤中传输的延迟，在到达检测面时发生模间干涉，从而产生干涉图像；利用探针光纤对出射光斑进行分点光谱采集；对采集的多点的光谱信息进行傅里叶变换之后进行叠加，将频域信息转化到时域上，便可分辨出不同的模式极其相对强度。本发明装置采用宽带光源和光谱仪相结合，利用光纤中高阶模式和基模在传输过程中产生的频谱干涉，通过从空间上对频谱干涉进行求解，来达到测量光纤模式的目的。
Description
技术领域
本发明涉及激光光电子技术领域，具体涉及一种用于光纤模式精确表征的测量装置。
背景技术
现有技术：基于空间光谱分辨成像的光纤模式成分测量方法(Spatially andSpectrallyresolved imaging，S2)，能同时测得光纤的模式色散和每种模式功率所占的比例。光纤中的多路径干涉(MPI，Multiple-Path Interference)会使光通信系统中产生损耗，原因是光纤中由瑞利散射引起的弱延迟信号会和传输信号产生干扰，从而引起信号的畸变。光纤中的模式耦合就会产生这种弱延迟信号，即光在光纤中传输的过程中，由于模式耦合，基模的能量会耦合到高阶模中。在模分复用系统中，由于模式耦合引起的多路径干涉会对系统产生很大的影响。另一方面，传统的表征光束质量的方法是光束质量因子(M2)，当光束质量很好的时候，M2将是一个很小的值，但在实际情况中，当光束中高阶模成分很高时，仍然有可能得到较小的M2值，所以M2并不能准确地表征光纤的单模特性。因此，S2测量方法可以准确地测量出光纤中所含的高阶模的成分以及含量，可以精确地用来表征光纤的单模特性。S2测量技术基于光纤中存在的模间色散，模式的色散导致不同模式在检测面内产生模间频谱干涉，检测面内的光场是基模和高阶模的空间叠加，对空间光场的叠加的干涉信息进行傅里叶变换，从模式干涉产生的拍中提取出光纤模式色散和模式耦合的信息。
如今，还未曾见应用该技术测量光纤模式成分的装置。
因此，目前亟需一种用于光纤模式精确表征的测量装置，能够采用空间光谱分辨成像的光纤模式成分测量方法，精确测量光纤模式的成分。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于光纤模式精确表征的测量装置，采用宽带光源和光谱仪相结合，利用光纤中高阶模式和基模在传输过程中产生的频谱干涉，通过从空间上对频谱干涉进行求解，达到测量光纤模式成分的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于光纤模式精确表征的测量装置，包括宽带光源、输出尾纤、待测光纤、透镜组、探针光纤、二维位移台和光谱仪。
宽带光源、输出尾纤、待测光纤和透镜组依次安放在同一横向光轴上；二维位移台安放在透镜组后，在垂直于横向光轴的平面上移动；探针光纤与二维位移台连接，光谱仪分别和探针光纤及外部的计算机相连，二维位移台也与外部的计算机连接；探针光纤对来自所述透镜组的出射光斑进行扫描，得到光谱信息。
进一步的，宽带光源为400nm-2000nm波段的超连续谱光源。
进一步的，输出尾纤和探针光纤为SMF28光纤。
进一步的，探针光纤对来自透镜组的出射光斑进行Z型扫描，得到光谱信息。
进一步的，光谱仪对光谱信息进行傅里叶变换并叠加，将频域信息转化到时域上。
进一步的，测量装置还包括CCD和分束器，分束器将待测光纤发射的光分成两束，一束入射到CCD上，另一束入射到二维位移平台上；CCD安放在透镜组前方。
有益效果：
1、本发明提供的光纤模式测量装置，包括宽带光源、输出尾纤、待测光纤、透镜组、探针光纤、二维位移台和光谱仪。本发明装置利用宽带光源提供的基模和高阶模在光纤中传输的延迟，在到达二维位移台上的采集平面时发生模间干涉，从而产生干涉图像；利用探针光纤对出射光斑进行分点光谱采集；对采集的多点的光谱信息进行傅里叶变换之后进行叠加，将频域信息转化到时域上，便可分辨出不同的模式极其相对强度。本发明装置采用宽带光源和光谱仪相结合，利用光纤中高阶模式和基模在传输过程中产生的频谱干涉，通过从空间上对频谱干涉进行求解，来达到测量光纤模式的目的。
2、本发明测量装置还包括CCD，一束光束入射到CCD上，实现对光斑模式进行实时观测，为干涉图像提供参考。
附图说明
图1为本发明装置的示意图；
其中，1-宽带光源，2-输出尾纤，3-待测光纤，4-透镜组，5-CCD，6-探针光纤，7-二维位移台，8-光谱仪，9-计算机。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种用于光纤模式精确表征的测量装置，包括宽带光源1、输出尾纤2、待测光纤3、透镜组4、CCD5、探针光纤6、二维位移台7和光谱仪8。
宽带光源1、输出尾纤2、待测光纤3和透镜组4依次安放在同一横向光轴上；CCD5安放在透镜组6前方；二维位移台7安放在透镜组4后，在垂直于横向光轴的平面上移动；探针光纤6与二维位移台7连接，光谱仪8分别和探针光纤6及计算机相连，二维位移台7也与计算机连接。
本发明装置采用宽带光源和光谱仪相结合，利用光纤中高阶模式和基模在传输过程中产生的频谱干涉，通过从空间上对频谱干涉进行求解，来达到测量光纤模式的目的。
本发明提供的光纤模式测量装置，利用基模和高阶模在光纤中传输的延迟，在到达检测面时发生模间干涉，从而产生干涉图像；利用探针光纤对出射光斑进行分点光谱采集；对采集的多点的光谱信息进行傅里叶变换之后进行叠加，将频域信息转化到时域上，便可分辨出不同的模式极其相对强度。
本发明装置所使用的宽带光源1为400nm-2000nm波段的超连续谱，输出尾纤2为SMF28光纤，通过直接对接耦合、透镜耦合或熔接的方式将光耦合进待测光纤3,然后通过透镜组4将从待测光纤出来的光斑进行放大，通过分束器4将光分为两束，一束入射到CCD 5上，可以对光斑模式进行实时观测，另一束光直接入射到二维位移台7上的采集平面，采集光谱数据的探针光纤6使用的仍然是SMF28光纤，探针光纤被固定在二维位移台7上，它可以随着二维位移台在垂直于光轴的方向移动，从而实现对待测光斑区域的单点扫描，探针光纤的另一端连接到光谱仪8上，二维位移台与光谱仪均与计算机9连接，通过所编写的labview程序实现对二维位移台7的移动以及光谱仪8数据采集的自动控制：通过事先设定好相应的程序以及参数，使探针光纤6在待测光纤区域内实现一个Z型扫描，每移动一个点，就会自动采集该点的光谱信息并保存，从而实现自动化的光谱数据采集。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (6)
1.一种用于光纤模式精确表征的测量装置，其特征在于，包括宽带光源(1)、输出尾纤(2)、待测光纤(3)、透镜组(4)、探针光纤(6)、二维位移台(7)和光谱仪(8)；
宽带光源(1)、输出尾纤(2)、待测光纤(3)和透镜组(4)依次安放在同一横向光轴上；二维位移台(7)安放在透镜组(4)后，在垂直于横向光轴的平面上移动；探针光纤(6)与二维位移台(7)连接，光谱仪(8)分别和探针光纤(6)及外部的计算机(9)相连，二维位移台(7)也与外部的计算机(9)连接；探针光纤(6)对来自所述透镜组(4)的出射光斑进行扫描，得到光谱信息。
2.如权利要求1所述的用于光纤模式精确表征的测量装置，其特征在于，所述宽带光源(1)为400nm-2000nm波段的超连续谱光源。
3.如权利要求2所述的用于光纤模式精确表征的测量装置，其特征在于，所述输出尾纤(2)和探针光纤(6)为SMF28光纤。
4.如权利要求1所述的用于光纤模式精确表征的测量装置，其特征在于，探针光纤(6)对来自所述透镜组(4)的出射光斑进行Z型扫描，得到光谱信息。
5.如权利要求1所述的用于光纤模式精确表征的测量装置，其特征在于，光谱仪(8)对光谱信息进行傅里叶变换并叠加，将频域信息转化到时域上。
6.如权利要求1-5任一项所述的用于光纤模式精确表征的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括CCD(5)和分束器，所述分束器将待测光纤(3)发射的光分成两束，一束入射到CCD(5)上，另一束入射到二维位移平台(7)上；CCD(5)安放在透镜组(4)前方。
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