CN212007737U - 一种基于光谱干涉的全光纤型色散测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于光谱干涉的全光纤型色散测量装置，包括宽谱光源、第一光纤耦合器、可调光纤延迟线、第二光纤耦合器和光谱测试仪，宽谱光源的输出端与第一光纤耦合器的第一输入端通过第一光纤连接，第一光纤耦合器的第一输出端与可调光纤延迟线的输入端通过第二光纤连接，可调光纤延迟线的输出端与第二光纤耦合器的第一输入端通过第三光纤连接，第二光纤耦合器的输出端与光谱测试仪通过第四光纤连接，全光纤型色散测量装置设置有待测样品位，待测样品位位于第一光纤耦合器的第二输出端和第二光纤耦合器的第二输入端之间。本方案不仅操作简单、测量精度高，且成本相对较低，同时全光纤结构的抗环境干扰强。

Description

一种基于光谱干涉的全光纤型色散测量装置

技术领域

本实用新型涉及光学设备领域，尤其涉及一种基于光谱干涉的全光纤型色散测量装置。

背景技术

在光学设备应用领域当中，色散是描述光纤传播特性的一个重要参数，它表征了光信号在光纤传输过程中不同波长的光在相同时间内传播距离的长短。光纤中的色散是一把双刃剑，一般分为正色散与反常色散。在超远高速光纤通信领域中，长距离光纤积累的色散会引起光信号的失真甚至乱码，为了解决这一问题，通常在接收端或中继部分熔接一段色散补偿光纤(DCF)进行修正；在光纤啁啾脉冲放大系统中，一般使用啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)作为展宽器，通过引入大量色散，对超快激光脉冲进行时域上展宽，避免后续由于放大能量过高导致光纤器件损伤或非线性效应出现，最后引入大小相同、符号相反的色散进行脉冲压缩，以获得高能量的超短激光脉冲输出。

为了实现良好的色散补偿效果，需要预先获取准确的光纤色散曲线或色散量。传统光纤色散测量手段包括脉冲延迟法、相移法以及干涉法等。与其他技术相比，干涉法具有精度高、成本低的特点，同时可以用于长度短于1m的光纤色散测量，适合啁啾光纤光栅与光子晶体光纤等特种光纤。其基本工作原理是利用马赫－曾德尔干涉仪(Mach–Zehnderinterferometer)或迈克尔逊干涉仪(Michelson interferometer)，分别将两臂的光路作为待测信号和参考信号，然后共同传输到探测器进行检测，通过改变参考臂的光程得到两路的干涉信号，最后将干涉信号的强度信息转化为两光波的相位信息，进而计算得到相应的色散值。

而传统干涉测量方法的两臂通常为空间光路，因此装置容易受外界环境影响，例如温度、湿度或振动等影响，系统稳定性与测量精度降低，此外，空间光路结构复杂，对器件参数与操作人员要求高，不利于后续开发与生产。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于光谱干涉通过全光纤型的布置提高测试精度的全光纤型色散测量装置。

为了实现本实用新型目的，本实用新型提供一种基于光谱干涉的全光纤型色散测量装置，包括宽谱光源、第一光纤耦合器、可调光纤延迟线、第二光纤耦合器和光谱测试仪，宽谱光源的输出端与第一光纤耦合器的第一输入端通过第一光纤连接，第一光纤耦合器的第一输出端与可调光纤延迟线的输入端通过第二光纤连接，可调光纤延迟线的输出端与第二光纤耦合器的第一输入端通过第三光纤连接，第二光纤耦合器的输出端与光谱测试仪通过第四光纤连接，全光纤型色散测量装置设置有待测样品位，待测样品位位于第一光纤耦合器的第二输出端和第二光纤耦合器的第二输入端之间。

更进一步的方案是，全光纤型色散测量装置在待测样品位设置有透射型待测器件，透射型待测器件的第一端与第一光纤耦合器的第二输出端通过第五光纤连接，透射型待测器件的第二端与第二光纤耦合器的第二输入端通过第六光纤连接。

更进一步的方案是，透射型待测器件为啁啾光纤光栅、光子晶体光纤或拉锥光纤。

更进一步的方案是，全光纤型色散测量装置在待测样品位设置有反射型待测器件和环形器，环形器依次设置有第一连接端、第二连接端和第三连接端，第一连接端与第一光纤耦合器的第二输出端通过第七光纤熔接，第二连接端与反射型待测器件连接，第三连接端与第二光纤耦合器的第二输入端通过第八光纤连接。

本实用新型的有益效果是，通过可在待测样品上设置待测器件，待测器件可为透射型或反射型的器件，而反射型器件可通过环形器调整传输光路，并通过各个光纤连接各个器件，继而使测试装置呈全光纤连接结构，并配合可调光纤延迟线和待测器件之间形成光纤型马赫曾德尔干涉仪，可在光谱测试仪接收信号形成干涉光谱图，继而可通过计算可精准获取待测器件的色散曲线。

附图说明

图1是本实用新型全光纤型色散测量装置第一实施例的光路示意图。

图2是本实用新型全光纤型色散测量装置第一实施例连接透射型待测器件的光路示意图。

图3是本实用新型全光纤型色散测量装置第二实施例连接反射型待测器件的光路示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

全光纤型色散测量装置第一实施例：

参照图1和图2，全光纤型色散测量装置包括宽谱光源11、第一光纤耦合器12、可调光纤延迟线13、第二光纤耦合器14和光谱测试仪15，、第一光纤耦合器12和第二光纤耦合器14采用1X2光纤耦合器，宽谱光源11的输出端与第一光纤耦合器12的第一输入端通过第一光纤21连接，第一光纤耦合器12的第一输出端与可调光纤延迟线13的输入端通过第二光纤22连接，可调光纤延迟线13的输出端与第二光纤耦合器14的第一输入端通过第三光纤23连接，第二光纤耦合器14的输出端与光谱测试仪15通过第四光纤24连接。

全光纤型色散测量装置设置有待测样品位16，待测样品位16位于第一光纤耦合器12的第二输出端和第二光纤耦合器14的第二输入端之间。

全光纤型色散测量装置在待测样品位16设置有透射型待测器件，透射型待测器件为啁啾光纤光栅、光子晶体光纤或拉锥光纤，由于啁啾光纤光栅、光子晶体光纤或拉锥光纤为具有大色散量的特殊光纤，透射型待测器件的第一端与第一光纤耦合器12的第二输出端通过第五光纤25连接，透射型待测器件的第二端与第二光纤耦合器14的第二输入端通过第六光纤26连接。上述器件与光纤的连接可采用常规的熔接手段。

这样透射型待测器件和可调光纤延迟线之间构成光纤型马赫曾德尔干涉仪，由于光路两臂的光程相近，光谱测试仪接收信号形成干涉光谱图。再通过调节光纤延迟线得到不同中心波长对应的光谱干涉结果，进一步可以得知光纤样品中心波长与光程的关系，最后经过公式拟合计算可获取样品的色散曲线。为了提高干涉信号的信噪比，通过选择合适分光比例的光纤耦合器，以保证两臂光路的信号强度在耦合入光谱测试仪时相近。针对大色散量的特殊光纤，可以串联使用多个光纤延迟线，以保证两臂的光程相等。

全光纤型色散测量装置第二实施例：

在第一实施例的基础上，全光纤型色散测量装置在待测样品位16设置有反射型待测器件32和环形器33，反射型待测器件32一般在器件光路的端部设置有反射镜，环形器33依次设置有第一连接端、第二连接端和第三连接端，第一连接端与第一光纤耦合器12的第二输出端通过第七光纤27熔接，第二连接端与反射型待测器件32连接，第三连接端与第二光纤耦合器14的第二输入端通过第八光纤28连接。

同理地，反射型待测器件32与可调光纤延迟线之间构成光纤型马赫曾德尔干涉仪，故光谱测试仪接收信号形成干涉光谱图，继而可获取样品的色散曲线。

由上可见，通过上述全光纤型设计，可在光谱测试仪接收信号形成干涉光谱图，继而可通过计算可精准获取待测器件的色散曲线。不仅操作简单、测量精度高，且成本相对较低，同时全光纤结构的抗环境干扰强。

Claims (4)

1.一种基于光谱干涉的全光纤型色散测量装置，其特征在于，包括宽谱光源、第一光纤耦合器、可调光纤延迟线、第二光纤耦合器和光谱测试仪；

所述宽谱光源的输出端与所述第一光纤耦合器的第一输入端通过第一光纤连接，所述第一光纤耦合器的第一输出端与所述可调光纤延迟线的输入端通过第二光纤连接，所述可调光纤延迟线的输出端与所述第二光纤耦合器的第一输入端通过第三光纤连接，所述第二光纤耦合器的输出端与所述光谱测试仪通过第四光纤连接；

所述全光纤型色散测量装置设置有待测样品位，所述待测样品位位于所述第一光纤耦合器的第二输出端和所述第二光纤耦合器的第二输入端之间。

2.根据权利要求1所述的全光纤型色散测量装置，其特征在于：

所述全光纤型色散测量装置在所述待测样品位设置有透射型待测器件，所述透射型待测器件的第一端与所述第一光纤耦合器的第二输出端通过第五光纤连接，所述透射型待测器件的第二端与所述第二光纤耦合器的第二输入端通过第六光纤连接。

3.根据权利要求2所述的全光纤型色散测量装置，其特征在于：

所述透射型待测器件为啁啾光纤光栅、光子晶体光纤或拉锥光纤。

4.根据权利要求1所述的全光纤型色散测量装置，其特征在于：

所述全光纤型色散测量装置在所述待测样品位设置有反射型待测器件和环形器，所述环形器依次设置有第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第一连接端与所述第一光纤耦合器的第二输出端通过第七光纤熔接，所述第二连接端与所述反射型待测器件连接，所述第三连接端与所述第二光纤耦合器的第二输入端通过第八光纤连接。

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