CN114441146A - 一种可调匹配环行结构的高精度光纤色散测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本专利提供了一种可调匹配环行结构的高精度光纤色散测量装置及方法，属于光学测量领域。该装置包括宽谱光源、干涉仪、耦合环路结构、耦合光程相关器结构，差分探测器，数据采集模块与色散测量模块七部分。其特征在于，调整环路结构型光程相关器的位移距离匹配待测器件所在环路结构环行一圈的距离，然后再次调整环路结构型光程相关器的位移距离，使得干涉仪上下两臂的等光程差的波包所构成的波列错位，然后在另一个光程相关器的作用下，可以得到由多组等间隔的干涉峰群组成的信号，最后，截取标定好的干涉峰，利用一种闭环迭代的色散测量方法可以得到待测器件的色散量。本发明减少了调节光程匹配的光程相关器的扫描范围，环行次数越多，精度越高。
Description
技术领域
光纤测量技术领域
背景技术
光纤通信是一种以光波为信息载体，光纤作为传输介质的现代通信手段，它具有速度快、容量大、稳定性好和抗干扰能力强等优点。随着数字信息化社会的高速发展，光纤通信已经在通信方面应用的越来越广泛，光纤所固有的色散特性将会导致传输结果中的干涉峰幅度下降并且包络展宽，而严重时，将会导致信号的畸变，从而使得传输误码率的增加。所以，有必要对待测器件或光纤中的色散进行测量。
光纤色散测量的实质就是测量不同频率的光脉冲在光纤中传输相同距离所用的时间，或者测量不同频率的光脉冲对应频域上的相位。测量光纤色散的方法有很多，目前比较常用的色散测量方法是：时延法，相移法，时域干涉法。时延法测量色散是利用不同波长的光在色散介质中的传输速度不同，因此可以分别测量不同波长的光通过相同长度的色散介质后所需的时间，从不同波长的到达时间差来计算色散值。此方法的测量精度不高，原因在于难以准确地获得时延值。相移法是将不同波长的调制光信号注入到光纤并测量相位变化通过计算相位差来计算色散值(CN112816180A)，但是易受其他因素的影响使得测量的精度不高。时域干涉法是通过改变两臂间的光程差，从而获得关于时间的干涉信号，对该时域干涉信号进行傅里叶变换，获得相位信息，再对相位求导即得到色散值，干涉法在测量色散中有很多优点，如测量成本较低、测得的色散分辨率很高，但是测量的色散精度不够准确。
在2017年，Zhangjun Yu等人在文献“High-Resolution Distributed DispersionCharacterization for Polarization Maintaining Fibres Based on a Closed-LoopMeasurement Framework(IEEE Photonics Journal，Vol.9，Issue 3，pp.7103508，2017)”中提出了一种闭环迭代的色散测量方法。色散对于干涉信号的影响会使得干涉峰信号强度降低，脉冲展宽，该方法将色散对干涉峰的影响等效于一个全通滤波器，即色散只会改变信号的相位信息，利用全局最优化算法寻找用于补偿的相位信息，当判据函数达到最大值时，即利用此时的相位参数可以得到当前的色散值。
申请发明专利(202110817519.9)具有较大的色散测量量程，可用于解决测量干涉峰重叠后普通方法无法测量的色散问题，但是在测量过程中，需要反复更换参考光纤，用于匹配环路结构环行的圈数，操作复杂，并且由于光程相关器延迟线距离的限制，导致每次只能采集最多两个连续的信号。本专利在专利(202110817519.9)的基础上进行了改进，将光纤延迟线串接在耦合器的两端，形成耦合光程相关器结构，从而延长了匹配环路结构光程相关器的量程，不用去反复更换参来光纤用以匹配耦合环路结构环行的次数，操作简单，可以实现一次采集连续多个干涉峰的优点。
本发明基于现有技术改进，提供了一种可调匹配环行结构的高精度光纤色散测量装置及方法，本发明减少了光程相关器的扫描长度，具有色散测量精度高、量程大的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调匹配环行结构的高精度光纤色散测量装置及方法，可以解决由于待测光纤色散量过大导致脉冲展宽信号峰重叠的问题，同时，基于耦合光程相关器结构可以不用反复更换参考光纤长度以匹配干涉仪两臂光程，操作简单，环行次数更多，精度更高。
一种可调匹配环行结构的高精度光纤色散测量装置及方法，包括宽谱光源1、光程扫描干涉仪2、耦合环路结构3、差分探测器4、以及数据采集模块5，色散测量模块7，其特征在于，还包括耦合光程相关器结构6：
1)宽谱光源1输出宽谱光注入到光程扫描干涉仪2中，在第一光纤耦合器201中分为两束光，一束光输入到耦合环路结构3中，再从耦合环路结构3输出到光程扫描干涉仪2中，另一束光输入到耦合光程相关器结构6中，然后从耦合光程相关器结构6输出到光程扫描干涉仪2中，光程扫描干涉仪2的输出光信号注入到差分探测器4，然后经过数据采集测量模块5，最后经过色散测量模块7；
2)在耦合环路结构3中，光从第二光纤耦合器第一输入端302输入，输入光功率为Pin，在第二光纤耦合器301中分光，一部分光经第二光纤耦合器第二输出端303输出，输出光功率为Pout，另一部分光经第二光纤耦合器第一输出端304，再经第一光纤熔接点306输出到待测器件308，再经第二光纤熔接点307输出到第二光纤耦合器第二输入端305，最后进入第二光纤耦合器301中，再次分光后，一部分光再次经第二光纤耦合器第二输出端303输出，另一部分光再次经第二光纤耦合器第一输出端304，再次经第一光纤熔接点306输出到待测器件308，然后再次经第二光纤熔接点307输出到第二光纤耦合器第二输入端305，最后进入第二光纤耦合器301中，如此循环反复，循环次数为M次，得到由等光程差的波包形成的波列212，并且相邻波包的光程差为L10；
3)耦合光程相关器结构6的主要功能是将环行结构的匹配光程相关器606与待测器件308所在的环路结构的光程进行初步匹配。
由权利要求1所述的光程扫描干涉仪2，其特征在于：宽谱光注入第一光纤耦合器第一输入端204作为光程扫描干涉仪2的输入光，经过第一光纤耦合器201后分为两束光，一束光经第一光纤耦合器第一输出端203输入到耦合环路结构3中，然后由耦合环路结构3 输出到第三光纤耦合器第一输入端208，另一束光经第一光纤耦合器第二输出端202输入到耦合光程相关器结构6中，然后经过耦合光程相关器结构6输入到扫描光程相关器205，再从扫描光程相关器205输入到第三光纤耦合器第二输入端209。
由权利要求1所述的耦合光程相关器结构6，其特征在于：光从第四光纤耦合器第一输入端601输入，输入光功率为Pin1，在第四光纤耦合器602中分光，一部分光经第四光纤耦合器第二输出端604输出，输出光功率为Pout1，另一部分光经第四光纤耦合器第一输出端605输入到第三准直透镜6063，然后从第三准直透镜6063输入到第三反射镜6064，然后从第三反射镜6064输入到第四反射镜6062，然后从第四反射镜6062输入到第四准直透镜606l，然后经第四准直透镜6061输入到第四光纤耦合器第二输入端603，最后进入第四光纤耦合器 602中。再次分光后，如此循环反复，循环次数为N次，得到由等光程差的波包形成的波列206，并且相邻波包的光程差为L20。
由权利要求1所述的差分探测器4，其特征在于：第三光纤耦合器第一输出端211输出的光信号输入到第一探测器402中，第三光纤耦合器第二输出端210输出的光信号输入到第二探测器401中，差分探测器4最小探测功率为PBPD。
由权利要求1所述的第二光纤耦合器30l，第四光纤耦合器602，其特征在于：第二光纤耦合器301的分光比为a∶b，即第二光纤耦合器第二输出端303输出光功率与第二光纤耦合器第一输出端304输出光功率之比为a∶b，耦合环路结构3环行M圈时第二光纤耦合器第二输出端303输出的理论光功率Pout满足Pout＝[a/(a+b)]M-2[b/(a+b)]2Pin，第二光纤耦合器301的分光比选择应满足Pout≥PBPD。第四光纤耦合器602的分光比为c∶d，即第四光纤耦合器第二输出端604输出光功率与第四光纤耦合器第一输出端605输出光功率之比为c∶d，耦合光程相关器结构6环行N次时第四光纤耦合器第二输出端604输出的理论光功率Pout1满足Pout1＝[c/(c+d)]N-2[d/(c+d)]2Pin1，第四光纤耦合器602的分光比选择应满足Pout1≥PBPD。
由权利要求2所述的耦合环路结构3，其特征在于：第一光纤耦合器第一输出端203、第二光纤耦合器第一输入端302、第二光纤耦合器第二输出端303和第三光纤耦合器第一输入端208所组成的光路长度为l1，它们的折射率都为n1，它们组成光路的光程为L11＝n1l1，第二光纤耦合器第一输出端304的长度为l304，第二光纤耦合器第二输入端305的长度为L305，第一光纤耦合器第二输出端202，第四光纤耦合器第一输入端601，第四光纤耦合器第二输出端604，扫描光程相关器205，第三光纤耦合器第二输入端209所组成的光路长度为l2，它们的折射率都为n1，它们组成光路的光程为L12＝n1l2，第四光纤耦合器第二输入端603的长度为l603，第四光纤耦合器第一输出端605的长度为l605，它们的折射率都为n1，待测器件308 的长度为l308且折射率为n308，匹配光程相关器606的扫描量程为l606，扫描光程相关器205的扫描量程为l205，空气的折射率为n3，匹配光程相关器606的扫描光程为L3606＝n3l606，扫描光程相关器205的最大扫描光程为L205＝n3l205，耦合环路结构3环行M圈的光程为LM＝M(n1l304+n1l305+n308l308)，耦合光程相关器结构6环行N圈的光程为 LN＝N(n1l603+n1l605+L3606)，耦合环路结构3环行M圈，所设参数应满足：
L11+LM-L205≤L12+LN≤L11+LM (1)
LM-LN≤L205 (2)
由权利要求1所述的宽谱光源1，其特征在于：光源的相干长度Lc＝4 ln 2λ0 2/(πΔλ)，其中λ0为光源的中心波长，Δλ为光谱半宽度。
由权利要求1所述的色散测量模块7，其特征在于：首先，执行初始化阶段数据采集501操作，数据采集模块5采集来自差分探测器4的干涉信号，然后，执行光程匹配判断 503操作，判断环路结构3环行一圈的光程L10与耦合光程相关器结构6环行一圈的光程L20是否相等，如果不相等，则执行位置调整502操作，调整匹配光程相关器606的位移距离，再次执行初始化阶段数据采集501操作，数据采集模块5采集来自差分探测器4的干涉信号，然后再次执行光程匹配判断503操作，判断L10与L20是否相等，如果不相等，那么重复上述操作直到相等为止，如果L10与L20相等时，然后执行测量阶段位置调整504操作，调整匹配光程相关器606的位移距离，L10-L20为干涉仪上臂等光程差的波包形成的波列与下臂等光程差的波包形成的波列错位的距离，然后执行数据采集505操作，数据采集模块5再次采集来自差分探测器4的干涉信号，此干涉信号是由多组间距为L10-L20并且色散累积量依次倍增的干涉峰群组成，然后执行位置差异判断506操作，判断相邻干涉峰群重叠干涉峰最大峰值间距是否大于光源的相干长度Lc，如果不满足要求，那么再次执行测量阶段位置调整504操作，然后再次执行数据采集505操作，数据采集模块5再次采集来自差分探测器4的干涉信号，然后再次执行位置差异判断506操作，如果不满足要求，那么重复上述操作直到满足要求为止，然后根据L10-L20的值标定色散量最大的干涉峰和最小的干涉峰位置，然后执行数据截取 507操作，截取标定好的干涉峰，然后执行色散测量508操作，可以得到目标干涉峰的色散量，最后执行色散差分509操作，可以得到待测器件308的色散量。
待测器件所在环路结构环行一圈的光程为L10，耦合光程相关器结构环行一圈的光程为L20，L10大于L20，且L20大于L10与L20的差值，扫描光程相关器205的最大调节长度为L205，则干涉仪上臂与下臂等光程差的波包形成的波列干涉条件为对应波包的光程差小于扫描光程相关器205的最大调节范围，并且两臂波列错位干涉之后在光程相关器相同位置不能出现不同色散量的干涉峰，干涉峰位置如图6所示。
色散测量模块7的流程图如图2所示，首先，执行初始化数据采集501操作，数据采集模块5采集来自差分探测器4的干涉信号，然后，执行光程匹配判断503操作，判断环路结构3环行一圈的光程L10与耦合光程相关器结构6环行一圈的光程L20是否相等，如果不相等，则再次执行位置调整502操作，调整匹配光程相关器606的位移距离，再次执行初始化阶段数据采集501操作，数据采集模块5再次采集来自差分探测器4的干涉信号，然后再次执行光程匹配判断503操作，判断L10与L20是否相等，如果不相等，那么重复上述操作直到相等为止，如果L10与L20相等时，数据采集模块5采集得到的干涉峰示意图如图3所示，然后执行测量阶段位置调整504操作，调整匹配光程相关器606的位移距离，L10-L20为干涉仪上臂等光程差的波包形成的波列与下臂等光程差的波包形成的波列错位的距离，然后执行数据采集505操作，然后再次执行位置差异判断506操作，判断多组干涉峰信号是否重叠，如果干涉峰重叠，那么重复上述操作直到多组等间隔的干涉峰群没有重叠的干涉峰为止，数据采集模块5采集来自差分探测器4的干涉信号示意图如图4(a)所示，此干涉信号是由多组间距为L10-L20并且色散累积量依次倍增的干涉峰群组成，根据L10-L20的值标定色散量最大的干涉峰和最小的干涉峰位置，然后执行数据截取507操作，截取标定好的干涉峰示意图如图4(b)所示，然后执行色散测量508操作，可以得到目标干涉峰的色散量，最后执行色散差分509，可以得到待测器件308的色散量。
所述的色散测量508操作，其特征在于所用的方法是一种闭环迭代的色散测量方法。
由上文所述的闭环迭代的色散测量方法，是一种全局最优化搜索算法。其特征在于：色散对于干涉图的影响可以看作仅改变干涉信号相位的全通滤波器，所以，可以利用色散系数ΔD构造相位包，并将其与原始数据傅立叶逆变换的相位谱相加，完全消除由于色散所引起的干涉峰的相位失真，而数据的功率谱可以保持不变，最后对结果进行傅立叶变换可以得到原始数据被补偿后的干涉图。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明减少了光程相关器的扫描范围，一次扫描完成，可以得到多个色散累积量依次增加的干涉峰，操作简单。
本发明可用于微量色散的高精度测量，环路结构和耦合光程相关器结构环行次数越多，精度越高。
附图说明
图1是一种可调匹配环行结构的高精度光纤色散测量装置及方法
图2是色散采集测量模块的流程图
图3是光程匹配时干涉信号位置示意图
图4是多组干涉峰群未重叠时干涉信号位置示意图
图5是多组干涉峰群重叠时干涉信号位置示意图
图6是干涉仪两臂等光程差波包对应干涉位置
图7是光程匹配时对应的干涉峰位置
图8是多组干涉峰群未重叠时对应干涉峰位置
图9是多组干涉峰群重叠时对应干涉峰位置
具体实施方式
为清楚地说明本发明一种环路结构色散测量装置及方法，结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：
1)选取宽谱光源1的中心波长为1550nm，谱宽50nm，光功率范围0～10mW；
2)第一光纤耦合器201、第三光纤耦合器203均为单模耦合器，工作波长均在1550nm，其中第一光纤耦合器201和第三光纤耦合器203的分光比为50∶50，第一光程相关器的光程扫描范围为320cm；
3)待测光纤选用单模光纤，其折射率n308＝1.456，其余各连接光纤均为单模光纤，折射率n1＝1.456；
4)选取环路结构中第二光纤耦合器301和耦合光程相关器结构中第四光纤耦合器602 的分光比均为90∶10，计算出环路结构和耦合光程相关器结构输出环行12次的光信号的输出功率为0.0174mW；
5)待测器件所在环路结构环行一圈的光程为L10，单位为米，耦合光程相关器结构环行一圈的光程为L20，单位为米，首先在第一光程相关器205的调节下，使得上下两臂光程匹配，即L20＝L10＝1.43米。光程匹配之后的干涉峰示意图如图1所示，取L304＝0.5米，L305＝0.5米 L603＝0.5米，L605＝0.5米，L1＝2米，L2＝2米，如图7所示为第一光程相关器205扫描距离对应的干涉峰位置；
6)然后，调整耦合光程相关器结构环行一圈的光程L20＝1.42米，可以得到图8所示对应的干涉峰位置，这是由于干涉仪上下两臂波包错位干涉产生的；
7)如图4所示为干涉峰群未重叠时干涉峰位置示意图，可以准确找到环行一圈的干涉峰信号位置与环行最大圈数的干涉峰信号位置，选取图中第一个和第七个干涉峰；
8)经过色散测量模块之后，可以得到待测器件的色散量，此色散量为0.0051ps/nm。
实施例2：
1)选取宽谱光源1的中心波长为1550nm，谱宽50nm，光功率范围0～10mW；
第一光纤耦合器201、第三光纤耦合器203均为单模耦合器，工作波长均在1550nm，其中第一光纤耦合器201和第三光纤耦合器203的分光比为50∶50，第一光程相关器的光程扫描范围为320cm；
2)待测光纤选用单模光纤，其折射率n308＝1.456，其余各连接光纤均为单模光纤，折射率n1＝1.456；
3)选取环路结构中第二光纤耦合器301和耦合光程相关器结构中第四光纤耦合器602 的分光比均为90∶10，计算出环路结构和耦合光程相关器结构输出环行12次的光信号的输出功率为0.0174mW；
4)待测器件所在环路结构环行一圈的光程为L10，单位为米，耦合光程相关器结构环行一圈的光程为L20，单位为米，首先在第一光程相关器205的调节下，使得上下两臂光程匹配，即L20＝L10＝1.43米，取L304＝0.5米，L305＝0.5米，L603＝0.5米，L605＝0.5米，L1＝2米，L2＝2 米，如图7所示为第一光程相关器205扫描距离对应的干涉峰位置；
5)然后，调整耦合光程相关器结构环行一圈的光程L20＝1.15米，可以得到图9所示对应的干涉峰位置，这是由于干涉仪上下两臂波包错位干涉产生的；
6)如图5所示为干涉峰群重叠时干涉峰位置示意图，可以准确找到环行一圈的干涉峰信号位置与环行最大圈数的干涉峰信号位置，选取图中第一个和第七个干涉峰；
7)经过色散测量模块之后，可以得到待测器件的色散量，此色散量为0.0051ps/nm。
Claims (8)
1.一种可调匹配环行结构的高精度光纤色散测量装置及方法，包括宽谱光源(1)、光程扫描干涉仪(2)、耦合环路结构(3)、差分探测器(4)、以及数据采集模块(5)，色散测量模块(7)其特征在于，还包括耦合光程相关器结构(6)：
1)宽谱光源(1)输出宽谱光注入到光程扫描干涉仪(2)中，在第一光纤耦合器(201)中分为两束光，一束光输入到耦合环路结构(3)中，再从耦合环路结构(3)输出到光程扫描干涉仪(2)中，另一束光输入到耦合光程相关器结构(6)中，然后从耦合光程相关器结构(6)输出到光程扫描干涉仪(2)中，光程扫描干涉仪(2)的输出光信号注入到差分探测器(4)，然后经过数据采集测量模块(5)，最后经过色散测量模块(7)；
2)在耦合环路结构(3)中，光从第二光纤耦合器第一输入端(302)输入，输入光功率为Pin，在第二光纤耦合器(301)中分光，一部分光经第二光纤耦合器第二输出端(303)输出，输出光功率为Pout，另一部分光经第二光纤耦合器第一输出端(304)，再经第一光纤熔接点(306)输出到待测器件(308)，然后经第二光纤熔接点(307)输出到第二光纤耦合器第二输入端(305)，最后进入第二光纤耦合器(301)中，再次分光后，一部分光再次经第二光纤耦合器第二输出端(303)输出，另一部分光再次经第二光纤耦合器第一输出端(304)，再次经第一光纤熔接点(306)输出到待测器件(308)，然后再次经第二光纤熔接点(307)输出到第二光纤耦合器第二输入端(305)，最后进入第二光纤耦合器(301)中，如此循环反复，循环次数为M次，得到由等光程差的波包形成的波列(212)，并且相邻波包的光程差为L10；
3)耦合光程相关器结构(6)的主要功能是将环行结构的匹配光程相关器(606)与待测器件(308)所在的环路结构的光程进行初步匹配。
2.由权利要求1所述的光程扫描干涉仪(2)，其特征在于：宽谱光注入第一光纤耦合器第一输入端(204)作为光程扫描干涉仪(2)的输入光，经过第一光纤耦合器(201)后分为两束光，一束光经第一光纤耦合器第一输出端(203)输入到耦合环路结构(3)中，然后由耦合环路结构(3)输出到第三光纤耦合器第一输入端(208)，另一束光经第一光纤耦合器第二输出端(202)输入到耦合光程相关器结构(6)中，然后经过耦合光程相关器结构(6)输入到扫描光程相关器(205)，再从扫描光程相关器(205)输入到第三光纤耦合器第二输入端(209)。
3.由权利要求1所述的耦合光程相关器结构(6)，其特征在于：光从第四光纤耦合器第一输入端(601)输入，输入光功率为Pin1，在第四光纤耦合器(602)中分光，一部分光经第四光纤耦合器第二输出端(604)输出，输出光功率为Pout1，另一部分光经第四光纤耦合器第一输出端(605)输入到第三准直透镜(6063)，然后从第三准直透镜(6063)输入到第三反射镜(6064)，然后从第三反射镜(6064)输入到第四反射镜(6062)，然后从第四反射镜(6062)输入到第四准直透镜(6061)，然后经第四准直透镜(6061)输入到第四光纤耦合器第二输入端(603)，最后进入第四光纤耦合器(602)中。再次分光后，如此循环反复，循环次数为N次，得到由等光程差的波包形成的波列(206)，并且相邻波包的光程差为L20。
4.由权利要求1所述的差分探测器(4)，其特征在于：第三光纤耦合器第一输出端(211)输出的光信号输入到第一探测器(402)中，第三光纤耦合器第二输出端(210)输出的光信号输入到第二探测器(401)中，差分探测器(4)最小探测功率为PBPD。
5.由权利要求1所述的第二光纤耦合器(301)，第四光纤耦合器(602)，其特征在于：第二光纤耦合器(301)的分光比为a∶b，即第二光纤耦合器第二输出端(303)输出光功率与第二光纤耦合器第一输出端(304)输出光功率之比为a∶b，耦合环路结构(3)环行M圈时第二光纤耦合器第二输出端(303)输出的理论光功率Pout满足Pout＝[a/(a+b)]M-2[b/(a+b)]2Pin，第二光纤耦合器(301)的分光比选择应满足Pout≥PBPD。第四光纤耦合器(602)的分光比为c∶d，即第四光纤耦合器第二输出端(604)输出光功率与第四光纤耦合器第一输出端(605)输出光功率之比为c∶d，耦合光程相关器结构(6)环行N次时第四光纤耦合器第二输出端(604)输出的理论光功率Pout1满足Pout1＝[c/(c+d)]N-2[d/(c+d)]2Pin1，第四光纤耦合器(602)的分光比选择应满足Pout1≥PBPD。
6.由权利要求2所述的耦合环路结构(3)，其特征在于：第一光纤耦合器第一输出端(203)、第二光纤耦合器第一输入端(302)、第二光纤耦合器第二输出端(303)和第三光纤耦合器第一输入端(208)所组成的光路长度为l1，它们的折射率都为n1，它们组成光路的光程为L11＝n1l1，第二光纤耦合器第一输出端(304)的长度为l304，第二光纤耦合器第二输入端(305)的长度为l305，第一光纤耦合器第二输出端(202)，第四光纤耦合器第一输入端(601)，第四光纤耦合器第二输出端(604)，扫描光程相关器(205)，第三光纤耦合器第二输入端(209)所组成的光路长度为l2，它们的折射率都为n1，它们组成光路的光程为L12＝n1l2，第四光纤耦合器第二输入端(603)的长度为l603，第四光纤耦合器第一输出端(605)的长度为l605，它们的折射率都为n1，待测器件(308)的长度为l308且折射率为n308，匹配光程相关器(606)的扫描量程为l606，扫描光程相关器(205)的扫描量程为l205，空气的折射率为n3，匹配光程相关器(606)的扫描光程为L3606＝n3l606，扫描光程相关器(205)的最大扫描光程为L205＝n3l205，耦合环路结构(3)环行M圈的光程为LM＝M(n1l304+n1l305+n308l308)，耦合光程相关器结构(6)环行N圈的光程为LN＝N(n1l603+n1l605+L3606)，耦合环路结构(3)环行M圈，所设参数应满足：
L11+LM-L205≤L12+LN≤L11+LM (1)
LM-LN≤L205 (2)
7.由权利要求1所述的宽谱光源(1)，其特征在于：光源的相干长度Lc＝4ln2λ0 2/(πΔλ)，其中λ0为光源的中心波长，Δλ为光谱半宽度。
8.由权利要求1所述的色散测量模块(7)，其特征在于：首先，执行初始化阶段数据采集(501)操作，数据采集模块(5)采集来自差分探测器(4)的干涉信号，然后，执行光程匹配判断(503)操作，判断环路结构(3)环行一圈的光程L10与耦合光程相关器结构(6)环行一圈的光程L20是否相等，如果不相等，则执行位置调整(502)操作，调整匹配光程相关器(606)的位移距离，再次执行初始化阶段数据采集(501)操作，数据采集模块(5)再次采集来自差分探测器(4)的干涉信号，然后再次执行光程匹配判断(503)操作，判断L10与L20是否相等，如果不相等，那么重复上述操作直到相等为止，如果L10与L20相等时，然后执行测量阶段位置调整(504)操作，调整匹配光程相关器(606)的位移距离，L10-L20为干涉仪上臂等光程差的波包形成的波列与下臂等光程差的波包形成的波列错位的距离，然后执行数据采集(505)操作，数据采集模块(5)采集来自差分探测器(4)的干涉信号，此干涉信号是由多组间距为L10-L20并且色散累积量依次倍增的干涉峰群组成，然后执行位置差异判断(506)操作，判断相邻干涉峰群重叠干涉峰最大峰值间距是否大于光源的相干长度Lc，如果不满足要求，那么再次执行测量阶段位置调整(504)操作，然后再次执行数据采集(505)操作，采集来自差分探测器(4)的干涉信号，然后再次执行位置差异判断(506)操作，如果不满足要求，那么重复上述操作直到满足要求为止，然后根据L10-L20的值标定色散量最大的干涉峰和最小的干涉峰位置，然后执行数据截取(507)操作，截取标定好的干涉峰，然后执行色散测量(508)操作，可以得到目标干涉峰的色散量，最后执行色散差分(509)操作，可以得到待测器件(308)的色散量。
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| DE10248496A1 (de) * | 2002-10-17 | 2004-04-29 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Polarisationsmoden-Dispersion eines optischen Elements |
| JP2011106984A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Fujikura Ltd | 波長分散測定装置及びそれを用いた波長分散測定方法 |
| CN105784336A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种光纤器件的透射和反射性能测试装置及方法 |
| CN107894327A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-10 | 邓泽松 | 一种光纤色散系数的测量装置 |
| CN113804405A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-17 | 广东工业大学 | 一种基于双耦合器环行光路结构的微量光纤色散测量装置 |
| CN113804402A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-12-17 | 广东工业大学 | 一种基于环行光路的光纤微量色散高精度测量装置及方法 |
| CN113804412A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-12-17 | 广东工业大学 | 一种基于环行光路结构的光纤器件微量色度色散测量装置 |
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2022
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10248496A1 (de) * | 2002-10-17 | 2004-04-29 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Polarisationsmoden-Dispersion eines optischen Elements |
| JP2011106984A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Fujikura Ltd | 波長分散測定装置及びそれを用いた波長分散測定方法 |
| CN105784336A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-07-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种光纤器件的透射和反射性能测试装置及方法 |
| CN107894327A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-04-10 | 邓泽松 | 一种光纤色散系数的测量装置 |
| CN113804402A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-12-17 | 广东工业大学 | 一种基于环行光路的光纤微量色散高精度测量装置及方法 |
| CN113804412A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-12-17 | 广东工业大学 | 一种基于环行光路结构的光纤器件微量色度色散测量装置 |
| CN113804405A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-17 | 广东工业大学 | 一种基于双耦合器环行光路结构的微量光纤色散测量装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 方伟等: "光纤色散测量概述", 光通信技术, no. 9, pages 24 - 26 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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