[发明专利]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

说明书

本专利发明了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，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、差分探测器与色散测量模块五部分。其特征在于，将宽谱光输入到干涉仪待测臂光路后，可以得到一个由一系列等光程差且色散累积量依次倍数增加的波包所构成的波列；在参考光纤与光程相关器的共同作用下，可以使得参考臂中的波包分别与待测臂中波列的光程匹配。然后利用一种闭环迭代的色散测量方法，在色散补偿的色散量与真实色散相等时，判据函数取得最大值，完全补偿后的相邻干涉峰的色散量之差即为待测光纤的真实色散量。本发明解决了现有技术中色散测量精度低的技术问题。

技术领域

本发明涉及光纤器件色散测量技术领域，更具体地，涉及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。

背景技术

光纤通信具有传输速度快，误码率小，传输距离长，稳定性好等优势，随着当今信息化社会的高速发展，光纤通信已经成为世界上主流的通信方式之一。在光纤通讯系统中光脉冲经过光纤长距离传输后会被展宽，这种展宽现象就称为色散。色散会导致测试结果中的干涉峰幅度下降且包络展宽，从而造成失真。所以，有必要对待测器件或光纤中的色散进行测量。

目前比较常用的的色散测量方法是：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(CN106596055A)。对比时延法，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(CN112816180 A)，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，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，V ol.9，Issue 3，pp.7103508，2017)”中提出了一种闭环迭代的色散测量方法。该方法可以在干涉峰被噪声淹没的情况下，高精度地测量色度色散。色散对干涉图的影响可以看成一个全通滤波器，即色散只会改变干涉信号的相位，因此，可以使用另一个全通滤波器来抵消色散所产生的相位变化，然后可以根据该全通滤波器的参数来计算色散值。

本发明基于现有技术改进，提供了一种环路结构色散测量装置及方法。本发明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色散的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供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，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。

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，包括宽谱光源1、干涉仪2、耦合环路结构3、差分探测器4与色散测量模块5，其特征在于：

宽谱光源1输出宽谱光注入到干涉仪2中，在第一光纤耦合器21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输出到干涉仪2中，干涉仪2的输出光信号注入到差分探测器4，最后经过色散测量模块5。