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专利号: 2015105047032
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置,其特征在于,它包括:宽带光源(1)、偏振控制器(2)、高速偏振态分析仪(3)、待测单模光纤(4)、偏振分束器(5)、光谱分析仪(6)以及工控机(7);

所述宽带光源(1)的输出接口与偏振控制器的输入尾纤(2-1)连接,偏振控制器的输出尾纤(2-2)与高速偏振态分析仪(3)的输入接口连接,高速偏振态分析仪(3)的输出接口与待测单模光纤(4)连接;

所述待测单模光纤(4)同时作为偏振分束器(5)的输入尾纤,偏振分束器的输出尾纤Ⅰ(5-1)和偏振分束器的输出尾纤Ⅱ(5-2)分别与光谱分析仪(6)连接,光谱分析仪(6)通过RS232数据线(8)与工控机(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置,其特征在于,所述的宽带光源(1)的输出光波的波长范围为1550±20nm,3dB谱宽≥50nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置,其特征在于,所述的偏振控制器(2)为三环型机械式偏振控制器。

4.根据权利要求1所述的一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置,其特征在于,所述的高速偏振态分析仪(3)最大采样速率为625KS/s,能够实时监测输入光波的偏振态变化。

5.根据权利要求1所述的一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置,其特征在于,所述的待测单模光纤(4)为长度4.0m的低双折射单模光纤。

6.根据权利要求1所述的一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置,其特征在于,所述的偏振分束器(5)的消光比≥30dB。

7.根据权利要求1所述的一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置,其特征在于,所述的光谱分析仪(6)的波长测试范围为600nm至1700nm,功率测试量程为+20dBm至-90dBm,波长测试分辨率为0.02nm,波长测试精度为±0.01nm。

8.一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量方法,其特征在于,宽带光源(1)的输出光波被偏振控制器(2)调制,调制光波输入高速偏振态分析仪(3),高速偏振态分析仪(3)实时监测调制光波的偏振态,当高速偏振态分析仪(3)监测到的调制光波为所需的偏振光波时,停止偏振控制器(2)的调制;

从高速偏振态分析仪(3)输出的偏振光波进入待测单模光纤(4),由于待测单模光纤(4)存在线性双折射,输入的偏振光波经过待测单模光纤(4)后将演化成椭圆偏振光波输出;

输出的椭圆偏振光波进入偏振分束器(5)并被分解成两束正交的线偏振光波,这两束正交的线偏振光波分别通过偏振分束器的输出尾纤Ⅰ(5-1)和偏振分束器的输出尾纤Ⅱ(5-2)输出,依次由光谱分析仪(6)进行测试,最后将测试数据通过RS232数据线(8)传输到工控机(7)上进行处理;

其中,所述宽带光源(1)输出的光波经过两次调制:

1)利用偏振控制器(2)和高速偏振态分析仪(3)将宽带光源(1)输出的光波调制成

0°线偏振光波,并输入待测单模光纤(4);

定义宽带光源(1)输出光波的波长范围为λ1至λ2,对于波长为λi的光波(λi∈[λ1,λ2]),在工控机(7)上对光谱分析仪(6)传送的两路正交信号数据P1x(λi)和P1y(λi)进行处理,得到的输出结果为:其中,θ为线偏振光波的偏振方向与待测单模光纤(4)的双折射主轴之间的夹角,κ为待测单模光纤(4)的双折射主轴和偏振分束器(5)的偏振主轴之间的夹角,δ(λi)为在输入光波的波长等于λi时待测单模光纤(4)的线性双折射;

2)利用偏振控制器(2)和高速偏振态分析仪(3)将宽带光源(1)输出的光波调制成

45°线偏振光波,并输入待测单模光纤(4);对于波长为λi的光波,在工控机(7)上对光谱分析仪(6)传送的两路正交信号数据P2x(λi)和P2y(λi)进行处理,得到的输出结果为:

3)求解出输出结果ceshi1(λi)和ceshi2(λi)的平方和output(λi)为:

2 2

output(λi)=1-{sin[δ(λi)]}·(sin2κ)

2 2

4)在上述output(λi)的表达式中,(sin2κ)为定值,{sin[δ(λi)]}随着波长λi∈[λ1,λ2]的变化呈现出周期性变化;

2

当{sin[δ(λi)]}等于1时,output(λi)最小,并将其定义为min,据此求解出2

(sin2κ),即:

2

(sin2κ)=1-min

5)根据上述结果,可以求解出特定波长λc∈[λ1,λ2]对应的待测单模光纤(4)的线性双折射δ(λc),并且考虑到δ(λc)∈[0,π/2],则有:从而得出线性双折射δ(λc)的值。