[发明专利]一种光学相干域偏振测量装置

说明书

技术领域

本发明设计属于光纤测量技术领域，具体涉及到差分对称光程扫描的一种光学相干域偏振测量装置。

背景技术

基于白光干涉原理的光学相干域偏振检测（OCDP）是一种最有前景的光纤测量技术方案。根据白光干涉原理，采用全保偏光纤的结构，利用光纤器件可以盘绕和器件性能稳定的特性，整个实验装置具有体积小，稳定性高的特点。光学相干域偏振技术(OCDP)通过扫描式迈克尔逊干涉仪进行光程补偿，实现不同耦合模式间的干涉，可定位模式耦合点等光纤内部缺陷的位置，利用干涉强度，分析该点耦合强度。因此，OCDP技术在偏振消光比测试、光纤陀螺环测试、保偏光纤精确、保偏光纤制造、保偏光纤精确对轴、器件消光比测试等领域均获得了成功的应用。与其它类似技术，诸如光时域反射计（OTDR）、偏振时域反射技术（POTDR）、光学低相干反射计（OLCR）、光频域反射技术（OFDR）、光相干域反射技术（OCDR）等分布式检测方法与技术相比，OCDP技术具有结构简单（基于Mach-Zehnder或Michelson等干涉仪）、高空间分辨率（几厘米）、大测量范围（几公里）、超高测量灵敏度（-90～-100dB）、超大动态范围（10⁹～10¹⁰）等优点。

早在80年代，国外已经在就提高偏振检测精度开始了研究。20世纪90年代初，法国Herve Lefevre等人（Method for the detection of polarization couplings in a birefringent optical system and application of this method to the assembling of the components of an optical system,US Patent 4893931）首次公开了基于白光干涉原理的OCDP系统，它采用超辐射发光二极管（SLD）作为光源和空间干涉光路作为光程相关测量结构。法国Photonetics公司根据此专利研制了WIN-P125和WIN-P400两种型号OCDP测试系统，主要用于较短（500m）和较长（1600m）保偏光纤的偏振特性分析。其主要性能为偏振串扰灵敏度为-70dB、动态范围为70dB。韩国Fiberpro公司推出了的ICD800主要用于替换WIN-P系列OCDP系统，空间分辨率为10cm，扫描保偏光纤长度增加到1000m，灵敏度提高到-80dB。

2011年，美国通用光电公司（General Photonics Corporation）的姚晓天等人公开了一种用于保偏光纤和光学双折射材料中分布式偏振串扰测量的全光纤测量系统（Measuring Distributed Polarization Crosstalk in Polarization Maintaining Fiber and Optical Birefringent Material，US 20110277552），利用在光程相关器之前增加光程延迟器，抑制偏振串扰测量时杂散白光干涉信号的数量和幅度。该方法可以将全光纤测量系统的偏振串扰灵敏度提高到-95dB，但动态范围保持在75dB。

同年，天津大学张红霞等人公开了一种光学偏振器件消光比的检测方法和检测装置（中国专利申请号：CN 201110052231.3），同样采用空间干涉光路作为OCDP的核心装置，通过检测耦合点的耦合强度，推导出偏振消光比。该装置适用于保偏光纤、保偏光纤耦合器、偏振器等多种光学偏振器件。其与Herve Lefevre等人的方案相比，技术性能和指标相近。

2012年，申请人公开了一种光学器件偏振串扰测量的全光纤测试装置（中国专利申请号：CN 201210379406），此发明采用全光纤测试装置，具有测量精度高、较好温度和振动稳定性，可用于光学器件偏振性能的高精度测量与分析。同年，申请人公开了一种提高光学器件偏振串扰测量性能的装置及方法（中国专利申请号：CN 201210379407），此发明可以极大地抑制噪声幅度，提高偏振串扰测量的灵敏度和动态范围。