CN117268708B - 反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试方法及装置，该光纤光栅包括单模保偏光纤光栅、纤芯直径为[10um，12um]且包层直径为[125um，130um）的保偏大模场啁啾光纤光栅以及纤芯直径≥14um且包层直径≥130um的保偏大模场啁啾光纤光栅；测试方法包括将宽带光源、光纤环形器、光纤在线起偏器、快速对轴适配器组件和待测光纤光栅依次连接，使待测光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端空放；将光纤环形器接入光谱仪，手动旋转快速对轴适配器组件的光纤旋转端，使得待测光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤实现慢轴或快轴对准，得到慢轴或快轴中心波长和半高全宽。本发明有效降低了产品测试的设备成本，可重复性强、操作简单。

Description

反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试方法及装置

技术领域

本发明涉及保偏光纤光栅的光学参数测试领域，具体涉及反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试方法及装置。

背景技术

结构为椭圆包层型、领结型和熊猫型的保偏光纤是应用较为广泛的三类保偏光纤，都属于应力型保偏光纤。其中，相比其他两类保偏光纤，熊猫型保偏光纤无论是在性能方面，还是在制造工艺方面，都具有更为突出的优势，因此国内常用熊猫型保偏光纤。

光纤激光器的生产过程中，反射谱平顶型的保偏啁啾光纤光栅可用作光纤激光器的色散管理器、超快光纤激光器的展宽器、以及制作高功率保偏光纤激光器的谐振腔等。目前市面上常规的反射谱平顶型的保偏啁啾光纤光栅所使用的熊猫型保偏光纤，大致包括以下四种：以PM980、PM1550为代表的125um包层直径的常规单模保偏光纤；以PLMA-GDF-10/125为代表的10um纤芯直径且125um包层直径的保偏大模场光纤；以PLMA-GDF-20/4-M为代表的4um包层直径的保偏大模场光纤；以PLMA-GDF-14/250为代表的250um包层直径的保偏大模场光纤。

在保偏光纤中，纤芯两侧各有一个与光纤包层膨胀系数不同的应力区，从而在纤芯中产生了应力双折射，这种双折射在光纤内产生两个主要的传输轴，分别称为光纤的快轴和慢轴；其中，快轴垂直穿过两个应力区中心连线的中点，为折射率小的方向，光传输速度较快；慢轴为穿过两个应力区终点的一个光轴，为折射率大的方向，光传输速度较慢。所以慢轴对应的光纤光栅的波长为长波，快轴对应的光纤光栅的波长为短波。

目前行业内制作光纤光栅的厂家远低于生产光纤激光器的厂家。且大多数光纤光栅供应的厂家只能生产传感类的单模光纤光栅，大多数仅停留于对普通的传感类单模光纤光栅，进行常规的光学参数测试。

而对于光纤激光器使用的保偏光纤光栅，行业内生产的较少。以至于激光用的保偏光纤光栅可生产的更少。而对于保偏光纤光栅的光学参数测试，由于生产厂家非常少，因此目前行业内还尚未出现一种能够快速的、低成本的、精准的测试出保偏光纤光栅的光学参数的测试方法及装置。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试方法及装置，通过手动旋转对轴并根据光谱图的实时显示，进行光学参数的测试，有效的降低了产品测试的设备成本，且可重复性强、操作简单。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

根据本发明的一个方面，提供了一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，该反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅包括单模保偏光纤光栅、纤芯直径为[10um，12um]且包层直径为[125um，130um）的保偏大模场啁啾光纤光栅以及纤芯直径≥14um且包层直径≥130um的保偏大模场啁啾光纤光栅，上述光纤光栅的光学参数测试方法包括：

S1.将宽带光源、光纤环形器、光纤在线起偏器、快速对轴适配器组件和反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的短波长一侧的保偏光纤尾端依次连接，使反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端空放；

其中，当反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅为保偏大模场啁啾光纤光栅，在所述空放之前，该保偏大模场啁啾光纤光栅两端的保偏光纤作打圈处理；

当反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅为纤芯直径≥14um且包层直径≥130um的保偏大模场啁啾光纤光栅，在所述空放之前，快速对轴适配器组件与光纤在线起偏器之间以及该保偏大模场啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端均连接保偏模场适配器，且两保偏模场适配器的保偏大模场光纤作盘绕处理；

S2.将光纤环形器接入光谱仪，利用光谱仪扫描并分析反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅，期间手动旋转快速对轴适配器组件的光纤旋转端，待光谱仪显示的反射谱为平顶型且该平顶型反射谱的中心波长为最大波长或最小波长时，停止所述旋转，此时反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤实现慢轴或快轴对准，光谱仪分析所得数值为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的慢轴或快轴的中心波长和半高全宽；

S3.保持反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤慢轴对准，断开光纤环形器和光谱仪的连接，将空放的反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端接入光谱仪，利用光谱仪扫描得到慢轴透射谱，并测量出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的透射深度，再基于该透射深度求得反射率R。

进一步的方案中，优选的，所述反射率R的计算方法为：

利用光谱仪标记并测量出所述慢轴透射谱中基准线处和波谷最高处的光信号功率，计算出两光信号功率的差值a并将该差值a作为所述透射深度，再基于反射率求解公式计算出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的反射率R。

优选的，所述保偏大模场啁啾光纤光栅两端的保偏光纤打圈直径为6-7cm，打圈数为2-3圈。

优选的，所述快速对轴适配器组件与光纤在线起偏器之间连接第一保偏模场适配器，所述保偏大模场啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端连接第二保偏模场适配器，两保偏模场适配器的保偏大模场光纤的盘绕直径为6-7cm，盘绕圈数为8圈。

优选的，所述宽带光源与所述光纤环形器之间通过一光纤法兰适配器连接；所述光纤环形器和所述光纤在线起偏器之间通过一光纤法兰适配器连接；所述光纤在线起偏器与所述第一保偏模场适配器之间通过一光纤法兰适配器连接；所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端与所述第二保偏模场适配器之间通过一光纤法兰适配器连接。

优选的，所述快速对轴适配器组件包括快速对轴适配器、光纤旋转端以及快速对轴辅助装置；

所述快速对轴适配器的输入端设置有与所述光纤在线起偏器的输出端接口或与所述第一保偏模场适配器的输出端接口适配的第一接头；

所述光纤旋转端包括第一裸光纤适配器，所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的短波长一侧的保偏光纤贯穿所述第一裸光纤适配器；在所述快速对轴辅助装置的旋转驱动下，所述第一裸光纤适配器带动所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与所述快速对轴适配器的输出端的第二接头旋转连接。

进一步优选的，所述快速对轴辅助装置包括用于定位所述快速对轴适配器的第一夹具，用于定位所述第一裸光纤适配器的第二夹具以及驱动该第二夹具旋转的旋转机构；

所述快速对轴辅助装置还包括驱动所述第一夹具直线移动的移动平台，该移动平台和旋转机构均安装在一基座上。

更进一步优选的，所述旋转机构包括定位座、光纤定位筒、旋转手柄以及安装座；

所述第一裸光纤适配器与所述定位座上的定位槽配合，所述第二夹具设置在该定位槽上，所述光纤定位筒旋转设置在所述安装座内，且其两端延伸至所述安装座的两侧并分别与所述定位座和所述旋转手柄固定连接；

所述光纤定位筒、旋转手柄和安装座的上表面均开设有光纤入口，该光纤入口的底端与所述第一裸光纤适配器内的光纤穿孔同轴设置。

优选的，所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端连接第二裸光纤适配器，该第二裸光纤适配器的输出端设置有与所述光谱仪的输入端接口或与所述第二保偏模场适配器输入侧的一光纤法兰适配器适配的适配接头。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种实现上述方法的反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试装置。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明通过手动缓慢转动反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅短波长一侧的保偏光纤尾端的光纤旋转端，观察光谱仪反射谱的形状和波长数值变化，手动来回微调转动的角度，可实现快轴、慢轴的精准对轴，确定慢轴和快轴对准时的保偏啁啾光纤光栅的中心波长、带宽；再通过光谱仪扫描慢轴对准时的光纤光栅得到透射谱，标定透射深度，基于该透射深度进行计算即可得到保偏啁啾光纤光栅的反射率，操作简单，测试结果准确，可适用于不同包层直径的光纤光栅测试使用，兼容性强；

整个测试方法操作简单，虽然是手动操作，但是通过观察光谱仪显示反射谱形状和数值即可精准实现快轴和慢轴对准，无经验者也能够轻松上手操作，可操作性比较强，操作时间也更短，并且也不会因操作不当而发生损坏，安全性高，也无需长期维护，节约成本；

整个测试装置采用几十到上千成本的快速对轴辅助装置就能够实现光纤光栅的对轴测试，光谱仪是厂家常用设备，可不计入成本，整个装置的成本大大降低，经济实惠，利用率高，无需增添其他低性价比、低利用率的设备；

通过快速对轴辅助装置的使用，先将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅夹持固定，再平移快速对轴适配器，使其接头平稳的与夹持反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的裸光纤适配器对接，对接后可快速、稳定的进行旋转对轴工作，且在对轴完成后进行其他操作时，也能够保持对轴稳定，使得测量结果更为精准。

附图说明

附图1为本发明实施例1的参数测试装置示意图；

附图2为本发明实施例2的参数测试装置示意图；

附图3为本发明实施例3的参数测试装置示意图；

附图4为本发明保偏啁啾光纤光栅的波长分布图；

附图5为本发明光纤法兰适配器的结构示意图；

附图6为本发明快速对轴适配器组件的结构示意图；

附图7为本发明保偏模场适配器的结构示意图；

附图8为本发明光纤在线起偏器的结构示意图；

附图9为本发明保偏光纤微观上的慢轴对准示意图；

附图10为本发明保偏光纤微观上的快轴对准示意图；

附图11为本发明快速对轴适配器的结构示意图；

附图12为未进行快或慢轴对准时的保偏啁啾光纤光栅反射谱实测图；

附图13为本发明保偏啁啾光纤光栅快轴对准时的反射谱实测图；

附图14为本发明保偏啁啾光纤光栅慢轴对准时的反射谱实测图；

附图15为本发明保偏啁啾光纤光栅慢轴对准的透射谱实测图。

以上附图中：

100.反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅；101.纤芯；102.应力棒；103.尾纤打圈部分；1.宽带光源；2.光纤环形器；3.光纤在线起偏器；31.单模光纤FC/UPC输入端连接头；32.单模保偏光纤FC/UPC输出端连接头；41.快速对轴适配器；42.光纤旋转端；43.快速对轴辅助装置；411.第一接头；412.第二接头；413.第一固定限位槽螺纹；431.第一夹具；432.第二夹具；433.旋转机构；434.移动平台；435.基座；4331.定位座；4332.光纤定位筒；4333.旋转手柄；4334.安装座;5.光谱仪；6.光纤法兰适配器；61.第二高精度限位插管；62.第二固定限位槽螺纹；7.第二裸光纤适配器；8.第一保偏模场适配器；9.第二保偏模场适配器；81.保偏模场适配器拉锥封装区域；82.单模保偏光纤；83.第一FC/UPC连接头；84.保偏大模场光纤；85.第二FC/UPC连接头；86.盘绕部；24.附图12中的中心波长(CWL)；25.附图12中的半高全宽(FWHM)；26.附图14中的透射深度。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

以下通过三个实施例对目前市面上常规的四种反射谱平顶型的保偏啁啾光纤进行光学参数测试，在测试之前，需要先对光纤进行预处理：

先使用剥除钳或无损伤剥除机将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的两个尾端的涂覆层去除，使用无尘纸蘸取高纯度无水乙醇（99.8%）对剥除涂覆层后的包层部分进行擦拭，使用手动光纤切割刀对剥除区域进行切割，使得裸包层部分留下10mm左右，以便后续光纤连入参数测试装置。

实施例1

本实施例中反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100为普通的PM1550一类的单模保偏光纤光栅（包层直径125um、纤芯直径8.5um），或普通的PM980一类的单模保偏光纤光栅（包层直径125um、纤芯直径5.5um）。

参见附图1所示，针对该种光纤光栅，本实施例提供一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试装置，该参数测试装置包括宽带光源1、光纤环形器2、光纤在线起偏器3、快速对轴适配器组件、光谱仪5和两个光纤法兰适配器6。反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100两端分别为短波长一侧的保偏光纤尾端和长波长一侧的保偏光纤尾端（如图1所示为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的测试结构图，左侧为短波长，中间框起来的部位为栅区部分，右侧为长波长；如图4所示为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的波长分布图，左侧为短波长，右侧为长波长，波长从左往右为递增态势。且所有下文中的保偏光纤光栅的放置方式都为左侧为短波长，右侧为长波长）。

所述宽带光源1、所述光纤环形器2、所述光纤在线起偏器3、所述快速对轴适配器组件和所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的短波长一侧的保偏光纤尾端依次连接。所述光纤环形器2采用单模三端口环形器，其包括一号端口、二号端口和三号端口，三个端口均通过FC/UPC连接头连接外部元件。所述宽带光源1的输出端通过一光纤法兰适配器6与光纤环形器2的一号端口连接，所述光纤环形器2的二号端口通过另一光纤法兰适配器6与所述光纤在线起偏器3的输入端连接，所述光纤在线起偏器3的输出端与快速对轴适配器组件连接。光纤在线起偏器3包括单模光纤FC/UPC连接头输入和单模保偏光纤FC/UPC连接头输出；单模光纤FC/UPC连接头输入包括单模光纤连接的单模光纤FC/UPC输入端连接头31，单模保偏光纤FC/UPC连接头输出包括单模保偏光纤连接的单模保偏光纤FC/UPC输出端连接头32（慢轴工作），见图8。

参见附图11所示，所述快速对轴适配器组件包括快速对轴适配器41、光纤旋转端42以及快速对轴辅助装置43；所述快速对轴适配器41的输入端设置有第一接头411，该第一接头411可与所述光纤在线起偏器的输出端接口连接；所述光纤旋转端42包括第一裸光纤适配器，所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的短波长一侧的保偏光纤贯穿所述第一裸光纤适配器；在所述快速对轴辅助装置43的旋转驱动下，所述第一裸光纤适配器带动所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100与所述快速对轴适配器41的输出端的第二接头412旋转连接；快速对轴适配器41的两个接头可分别为高精度限位插管（内部为开口型薄壁陶瓷圆柱，贯通法兰适配器整体内部），第一接头411外部设置有第一固定限位槽螺纹413，第一固定限位槽螺纹413与光纤在线起偏器3的单模保偏光纤FC/UPC输出端连接头32螺纹连接（连接后单模光纤FC/UPC输出端不可旋转）；第二接头412裸露，与第一裸光纤适配器旋转连接，当第一裸光纤适配器与该裸露的第二接头412插接后，第一裸光纤适配器可带动待测光纤旋转（见图6）。而光纤法兰适配器6的两端的第二高精度限位插管61外部均设置有第二固定限位槽螺纹62，用于线路固定连接（见图5）。该快速对轴适配器41可通过将光纤法兰适配器6的一端固定限位槽螺纹磨掉而制成，制造成本低。

所述快速对轴辅助装置43包括用于定位所述快速对轴适配器41的第一夹具431，用于定位所述第一裸光纤适配器的第二夹具432以及驱动该第二夹具432旋转的旋转机构433。其中第一夹具431和第二夹具432可采用市面上的各种手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具等。所述快速对轴辅助装置43还包括驱动所述第一夹具431直线移动的移动平台434，该移动平台434和旋转机构433均安装在一基座435上。移动平台434可采用直线导轨或手动滑动的滑脚滑轨结构。所述旋转机构433包括定位座4331、光纤定位筒4332、旋转手柄4333以及安装座4334；所述第一裸光纤适配器与所述定位座4331上的定位槽配合，所述第二夹具432设置在该定位槽上，所述光纤定位筒4332旋转设置在所述安装座4334内，且其两端延伸至所述安装座4334的两侧并分别与所述定位座4331和所述旋转手柄4333固定连接；所述光纤定位筒4332、旋转手柄4333和安装座4334的上表面均开设有光纤入口，该光纤入口的底端与所述第一裸光纤适配器内的光纤穿孔同轴设置。

快速对轴适配器组件的快速对轴原理如下：

将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的短波长一侧的保偏光纤穿入第一裸光纤适配器，再通过第二夹具432将第一裸光纤适配器固定在定位座4331的定位槽中，最后将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤从光纤入口进入并穿过光纤定位筒4332、安装座4334和旋转手柄4333，使得除夹持部分外的保偏光纤处于松弛状态；接着，利用两个夹具将快速对轴适配器41和第一裸光纤适配器分别固定，驱动移动平台434，带动快速对轴适配器41的第二接头412平稳的与第一裸光纤适配器的陶瓷插芯对接；最后，转动旋转手柄4333，旋转手柄4333会带动光纤定位筒4332、定位座4331、第一裸光纤适配器和反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100转动，实现快轴和慢轴的对轴工作。

反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100先夹持固定再进行对轴工作，优点是方便在快速对轴适配器41和第一裸光纤适配器对轴之前，方便观察反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100是否突出至光纤定位筒4332外一段，若未突出，则可能会影响光信号传输，进而影响光谱观测。

所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的长波长一侧的保偏光纤尾端连接第二裸光纤适配器7，该第二裸光纤适配器7的输出端设置有与所述光谱仪5的输入端接口适配的适配接头。光纤环形器2的三号端口也与所述光谱仪5的输入端接口适配。第一裸光纤适配器和第二裸光纤适配器7可采用FC方型裸光纤适配器，针对不同的包层直径的反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100，可选择不同内径的陶瓷插芯，作为合适各个包层直径的光纤适配器。

参见附图1所示，采用上述参数测试装置进行单模保偏光纤光栅的光学参数测试，测试方法如下：

将宽带光源1使用光纤法兰适配器6与光纤环形器2的一号端口连接，此处连接记为“连接处1”；

使用光纤法兰适配器6将光纤环形器2的二号端口与光纤在线起偏器3的单模光纤FC/UPC输入端连接头31连接，此处连接处记为“连接处2”；

将快速对轴适配器4的带有第一固定限位槽螺纹413的第一接头411与光纤在线起偏器3的单模保偏光纤FC/UPC输出端连接头32连接；

将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的短波长一侧的保偏光纤尾端处连接一第一裸光纤适配器，再将快速对轴适配器4的另一端不带有第一固定限位槽螺纹413的第二接头412与第一裸光纤适配器连接，此处连接处记为“连接处3”；

将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的长波长一侧的保偏光纤尾端处连接一第二裸光纤适配器7，该第二裸光纤适配器7不接入任何器件和设备，空放；

将光纤环形器2的三号端口直接接入光谱仪5，使用光谱仪5自动分析功能，不停地自动分析反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的半高全宽、中心波长：

打开光谱仪5的“SWEEP”（扫描）界面，使用“REPEAT”（重复扫描）功能，使得光谱仪5不断扫描反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的反射谱，且使用光谱仪5的“ANALYSIS”（分析）功能，选择“SPEC WIDTH”（宽度类型）中的“THRESH”（阈值）且“SPEC WIDTH THRESH”（规范阈值类型）项设置为“3dB”，“AUTO ANALYSIS”（自动分析）选择“ON”（打开），使得光谱仪5不停地自动分析反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的半高全宽、中心波长；

手动旋转“连接处3”处的第一裸光纤适配器，观察光谱仪5反射谱的形状，在此过程中我们可以看到两个反射谱为平顶型时的中心波长（两个平顶型反射谱分别为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤实现慢轴/快轴对准的平顶型反射谱），其余均为波浪形反射谱；具体如下：

当平顶型反射谱的中心波长为最小波长时，该中心波长记为快轴波长，平顶型反射谱为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤快轴对准时的反射谱，如图13所示为PM980单模保偏光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤快轴对准时的反射谱实测图，顶端成平顶且无波浪，附图标记“24”λc为中心波长(CWL)：1093.1250nm，附图标记“25”△λ为半高全宽(FWHM)：1.0113nm。如图10所示为PM980单模保偏光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤的快轴对准示意图，图中纤芯101两侧的两个应力棒102成90°对准。

当平顶型反射谱的中心波长为最大波长时，该中心波长记为慢轴波长（通常为行业内特指保偏光纤光栅的中心波长），平顶型反射谱为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤慢轴对准时的反射谱，如图14所示为PM980单模保偏光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤慢轴对准时的反射谱实测图，顶端成平顶且无波浪，中心波长(CWL)：1093.3369nm，半高全宽(FWHM)：1.87nm；如图9所示为慢轴对准示意图，纤芯101两侧的两个应力棒102（俗称猫眼）完全重合，成180°对准。

如图12所示为未进行快或慢轴对准时的保偏啁啾光纤光栅反射谱实测图，出现顶端较大的波浪状。

当手动转至慢轴波长时，停止“连接处3”的转动，并将“连接处3”轻轻的放置在桌面上，并观察光谱的自动分析的光学参数是否有变化，当参中心波长变化量0.01nm范围内变化时，此时的光谱仪5自动分析的数值即为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的慢轴中心波长和半高全宽（FWHM）；此时再将光谱仪5上的光纤环形器2的三号端口断开，将之前空放的FC方型光纤适配器接入光谱仪5，使用“SWEEP”（扫描）键选择“SINGLE”（单次扫描），此时扫描得到的透射谱即为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100慢轴的透射谱；使用“PEAKSEARCH”（峰值搜索）键，使用光谱仪5转轮移动光标，找到透射谱波谷的最高处，测出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的光信号功率1；选择“SET MARKER”（设置标记）→ “SET”（设置），使用光谱仪5转轮移动光标至透射谱基准线（宽带光源的原始信号）处，测出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的光信号功率2；图15为PM980单模保偏光纤光栅慢轴对准的透射谱实测图（也作为代表性图谱，即指单模保偏光纤光栅的测试、又指保偏大模场啁啾光纤光栅的测试）；计算出光信号功率1和光信号功率2的光信号功率差值a（a为正数），该光信号功率差值a即为透射深度10.97dB，该透射深度由图15中的附图标记“26”展示，将该透射深度代入反射率求解公式，所得R即为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的反射率。由上述方法可测出普通常规保偏啁啾光纤光栅的基本光学参数：中心波长（慢轴），半高全宽（FWHM）、反射率（R）。

实施例2

本实施例中反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100为纤芯直径范围为[10um，12um]且包层直径范围为[125um，130um）的保偏大模场啁啾光纤光栅，如Nufern的PLMA-GDF-10/125及类似保偏大模场啁啾光纤光栅。

参见附图2所示，针对上述光纤光栅，本实施例提供一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试方法及装置，该方法及装置均与实施例1基本相同；区别的是，在测试时，反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100两端的保偏光纤部分（除栅区部分）均包括尾纤打圈部分103，该尾纤打圈部分103的打圈直径为6-7cm，打圈数为2-3圈，通过打圈进行滤高阶模处理。这样就可得到PLMA-GDF-10/125保偏大模场啁啾光纤光栅的基本光学参数：中心波长（慢轴），半高全宽（FWHM）、反射率（R）。该种光纤光栅的光学参数也可用实施例3的测试方法及装置得到，但是采用实施例3的测试方法及装置测试本实施例的光纤光栅，会增加成本。

实施例3

本实施例确定反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100为纤芯直径≥14um且包层直径≥130um的保偏大模场啁啾光纤光栅，如Nufern的PLAM-GDF-20/400-M和PLAM-GDF-14/250及类似保偏大模场啁啾光纤光栅。

参见附图3所示，针对上述光纤光栅，本实施例提供一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的参数测试装置，该参数测试装置包括宽带光源1、光纤环形器2、光纤在线起偏器3、快速对轴适配器组件、光谱仪5、第一保偏模场适配器8、第二保偏模场适配器9和四个光纤法兰适配器6。所述宽带光源1、所述光纤环形器2、所述光纤在线起偏器3、所述第一保偏模场适配器8、所述快速对轴适配器组件、所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100和所述第二保偏模场适配器9依次连接。其中，反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的短波长一侧的保偏光纤尾端与所述快速对轴适配器组件连接，反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的长波长一侧的保偏光纤尾端与所述第二保偏模场适配器9连接。所述光纤环形器2采用单模三端口环形器，包括一号端口、二号端口和三号端口。两保偏模场适配器均包括单模保偏FC/UPC连接头输入和保偏大模场光纤FC/UPC连接头输出；具体的，包括保偏模场适配器拉锥封装区域81，该保偏模场适配器拉锥封装区域81的一端通过一单模保偏光纤82连接第一FC/UPC连接头83（慢轴工作），另一端通过一保偏大模场光纤84连接第二FC/UPC连接头85（慢轴工作）；其中保偏大模场光纤84的包层直径与反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的包层直径相同。对于第一保偏模场适配器8，其通过单模保偏光纤82连接光纤在线起偏器3，通过保偏大模场光纤84连接快速对轴适配器组件的第一裸光纤适配器。对于第二保偏模场适配器9，其通过单模保偏光纤82连接光谱仪5，通过保偏大模场光纤84连接反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的长波长一侧的保偏光纤尾端。所述宽带光源1的输出端通过第一光纤法兰适配器与光纤环形器2的一号端口连接，所述光纤环形器2的二号端口通过第二光纤法兰适配器与所述光纤在线起偏器3的输入端连接，所述光纤在线起偏器3的输出端通过第三光纤法兰适配器与快速对轴适配器组件连接。

所述快速对轴适配器组件与实施例1中的快速对轴适配器组件结构相同，区别的是：快速对轴适配器41带有第一固定限位槽螺纹413的第一接头411与第一保偏模场适配器8的第二FC/UPC连接头85螺纹连接；裸露的第二接头412与短波长一侧的保偏光纤尾端处连接的第一裸光纤适配器旋转连接。长波长一侧的保偏光纤尾端处连接一第二裸光纤适配器7，该第二裸光纤适配器7通过第四光纤法兰适配器与第二保偏模场适配器9连接。其中，第一裸光纤适配器和第二裸光纤适配器7可采用FC方型裸光纤适配器，针对不同的包层直径的反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100，可选择不同内径的陶瓷插芯，作为合适各个包层直径的光纤适配器。该第二保偏模场适配器9的输出端设置有与所述光谱仪5的输入端接口适配的连接接头。光纤环形器2的三号端口也与所述光谱仪5的输入端接口适配。

参见附图3所示，采用上述参数测试装置进行保偏大模场啁啾光纤光栅的光学参数测试，测试方法如下：

将宽带光源1使用光纤法兰适配器6与光纤环形器2的一号端口连接，此处连接记为“连接处1”；

将光纤环形器2的二号端口与光纤在线起偏器3的单模光纤FC/UPC输入端连接头31连接，此处连接处记为“连接处2”；

使用光纤法兰适配器6将光纤在线起偏器3的单模保偏光纤FC/UPC输出端连接头32与第一保偏模场适配器8的第一FC/UPC连接头83连接，此处连接处记为“连接处3”；

第一保偏模场适配器8的保偏大模场光纤84总长2m，且作盘绕固定，得盘绕部86，盘绕直径为6-7cm，盘绕圈数为8圈，光纤盘绕后通过第二FC/UPC连接头85输出；

再将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100与第一保偏模场适配器8使用快速对轴适配器组件连接：

将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的两端尾纤进行打圈处理，得尾纤打圈部分103，打圈直径为6-7cm，打圈数量为3个圈，栅区部分不可弯折；

将第一保偏模场适配器8的第二FC/UPC连接头85接入快速对轴适配器41的输入端；

将反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的短波长一侧的保偏光纤尾端使用第一裸光纤适配器，接入快速对轴适配器41的输出端，此连接处记为“连接处4”。

反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的长波长一侧的保偏光纤尾端做打圈处理，得尾纤打圈部分103，打圈直径为6-7cm，打圈数量为2，接入第二裸光纤适配器7；

第二保偏模场适配器9的保偏大模场光纤84总长2m，且作盘绕固定，得盘绕部86，盘绕直径为6-7cm，盘绕圈数为8圈，光纤盘绕后通过第二FC/UPC连接头85输入；

使用第四光纤法兰适配器将第二裸光纤适配器7输出端与第二保偏模场适配器9的第二FC/UPC连接头85连接，此连接处记为“连接处5”；

第二保偏模场适配器9的第一FC/UPC连接头83输出，且不接入任何器件和设备，空放；

将光纤环形器2的三号端口直接接入光谱仪5，使用光谱仪5自动分析功能，不停地自动分析反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的半高全宽、中心波长；具体方法如下：

打开光谱仪5的“SWEEP”界面，使用“REPEAT”功能，使得光谱仪5不断扫描反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的反射谱，且使用光谱仪5的“ANALYSIS”功能，选择“SPECWIDTH”中的“THRESH”且“SPEC WIDTH THRESH”项设置为“3dB”，“AUTO ANALYSIS”选择“ON”，使得光谱仪5不停地自动分析反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的半高全宽、中心波长；

手动旋转“连接处4”的第一裸光纤适配器，观察光谱仪5反射谱的形状，在此过程中我们会看到两个反射谱为平顶型时候的中心波长，其余均为波浪形反射谱；当平顶型反射谱的中心波长为最大波长时，实现反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤慢轴对准，该最大波长记为慢轴波长（通常为行业内特指保偏光纤光栅的中心波长），而平顶型反射谱的中心波长为最小波长时，则实现反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤快轴对准，该最小波长记为快轴波长；

其中，当手动转至慢轴或快轴波长时，停止转动第一裸光纤适配器，并观察光谱的自动分析的光学参数是否有变化，当参中心波长变化量0.01nm范围内变化时，此时的光谱仪5自动分析的数值，即为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的慢轴或快轴的中心波长和半高全宽（FWHM）；接着，保持反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤慢轴对准，再将光谱仪5上的光纤环形器2的三号端口去除，将之前空放的第二保偏模场适配器9的第一FC/UPC连接头83接入光谱仪5，使用 “SWEEP”键选择“SINGLE”，此时得到的透射谱即为保偏啁啾光纤光栅慢轴的透射谱；使用“PEAK SEARCH”键，使用光谱仪5转轮移动光标，找到透射谱波谷的最高处，测出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的光信号功率1；选择“SET MARKER”→ “SET”，使用光谱仪5转轮移动光标至透射谱基准线（宽带光源的原始信号）处，测出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的光信号功率2；计算出光信号功率1和光信号功率2的光信号功率差值a（a为正数），该光信号功率差值a即为透射深度，再将透射深度代入反射率求解公式，所得R即为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅100的反射率。

由上述方式可测出PLAM-GDF-20/400-M、PLAM-GDF-14/250及类似包层直径的保偏大模场啁啾光纤光栅的基本光学参数：中心波长（慢轴），半高全宽（FWHM）、反射率（R）。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，该反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅包括单模保偏光纤光栅、纤芯直径为[10um，12um]且包层直径为[125um，130um）的保偏大模场啁啾光纤光栅以及纤芯直径≥14um且包层直径≥130um的保偏大模场啁啾光纤光栅，其特征在于，该方法包括：

S1.将宽带光源、光纤环形器、光纤在线起偏器、快速对轴适配器组件和反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的短波长一侧的保偏光纤尾端依次连接，使反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端空放；

其中，当反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅为保偏大模场啁啾光纤光栅，在所述空放之前，该保偏大模场啁啾光纤光栅两端的保偏光纤作打圈处理；

当反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅为纤芯直径≥14um且包层直径≥130um的保偏大模场啁啾光纤光栅，在所述空放之前，快速对轴适配器组件与光纤在线起偏器之间以及该保偏大模场啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端均连接保偏模场适配器，且两保偏模场适配器的保偏大模场光纤作盘绕处理；

S2.将光纤环形器接入光谱仪，利用光谱仪扫描并分析反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅，期间手动旋转快速对轴适配器组件的光纤旋转端，待光谱仪显示的反射谱为平顶型且该平顶型反射谱的中心波长为最大波长或最小波长时，停止所述旋转，此时反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤实现慢轴或快轴对准，光谱仪分析所得数值为反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的慢轴或快轴的中心波长和半高全宽；

S3.保持反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与光纤在线起偏器的保偏光纤慢轴对准，断开光纤环形器和光谱仪的连接，将空放的反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端接入光谱仪，利用光谱仪扫描得到慢轴透射谱，并测量出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的透射深度，再基于该透射深度求得反射率R。

2.根据权利要求1所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述反射率R的计算方法为：

利用光谱仪标记并测量出所述慢轴透射谱中基准线处和波谷最高处的光信号功率，计算出两光信号功率的差值a并将该差值a作为所述透射深度，再基于公式计算出反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的反射率R。

3.根据权利要求1所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述保偏大模场啁啾光纤光栅两端的保偏光纤打圈直径为6-7cm，打圈数为2-3圈。

4.根据权利要求1所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述快速对轴适配器组件与光纤在线起偏器之间连接第一保偏模场适配器，所述保偏大模场啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端连接第二保偏模场适配器，两保偏模场适配器的保偏大模场光纤的盘绕直径为6-7cm，盘绕圈数为8圈。

5.根据权利要求4所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述宽带光源与所述光纤环形器之间通过一光纤法兰适配器连接；所述光纤环形器和所述光纤在线起偏器之间通过一光纤法兰适配器连接；所述光纤在线起偏器与所述第一保偏模场适配器之间通过一光纤法兰适配器连接；所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端与所述第二保偏模场适配器之间通过一光纤法兰适配器连接。

6.根据权利要求5所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述快速对轴适配器组件包括快速对轴适配器、光纤旋转端以及快速对轴辅助装置；

所述快速对轴适配器的输入端设置有与所述光纤在线起偏器的输出端接口或与所述第一保偏模场适配器的输出端接口适配的第一接头；

所述光纤旋转端包括第一裸光纤适配器，所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的短波长一侧的保偏光纤贯穿所述第一裸光纤适配器；在所述快速对轴辅助装置的旋转驱动下，所述第一裸光纤适配器带动所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅与所述快速对轴适配器的输出端的第二接头旋转连接。

7.根据权利要求6所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述快速对轴辅助装置包括用于定位所述快速对轴适配器的第一夹具、用于定位所述第一裸光纤适配器的第二夹具以及驱动该第二夹具旋转的旋转机构；

所述快速对轴辅助装置还包括驱动所述第一夹具直线移动的移动平台，该移动平台和旋转机构均安装在一基座上。

8.根据权利要求7所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述旋转机构包括定位座、光纤定位筒、旋转手柄以及安装座；

所述第一裸光纤适配器与所述定位座上的定位槽配合，所述第二夹具设置在该定位槽上，所述光纤定位筒旋转设置在所述安装座内，且其两端延伸至所述安装座的两侧并分别与所述定位座和所述旋转手柄固定连接；

所述光纤定位筒、所述旋转手柄和所述安装座的上表面均开设有光纤入口，该光纤入口的底端与所述第一裸光纤适配器内的光纤穿孔同轴设置。

9.根据权利要求5所述的一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法，其特征在于：所述反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的长波长一侧的保偏光纤尾端连接第二裸光纤适配器，该第二裸光纤适配器的输出端设置有与所述光谱仪的输入端接口或与所述第二保偏模场适配器输入侧的一光纤法兰适配器适配的适配接头。

10.一种反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试装置，其特征在于：该装置用于实现如权利要求1-9任一项所述的反射谱平顶型保偏啁啾光纤光栅的光学参数测试方法。