專利名稱：基于偏振分束干涉技術(shù)的保偏光纖偏振耦合強度測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種保偏光纖偏振耦合強度測試方法，尤其是一種基于偏振分束干渉技術(shù)的保偏光纖偏振稱合強度測試方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)已有科研機構(gòu)提出了針對保偏光纖偏振耦合強度分布參數(shù)的測量方法和測試系統(tǒng)，現(xiàn)有技術(shù)都是基于麥克爾遜干涉儀的分光干渉技木。申請專利號為“200410094123”的發(fā)明專利“高雙折射保偏光纖弱模耦合測量儀及控制方法”，其設(shè)計的一種高精度高雙折射保偏光纖弱模耦合測量儀，包括被測光纖、偏振態(tài)調(diào)整機構(gòu)和麥克爾遜干涉儀，偏振態(tài)調(diào)整機構(gòu)帶動半波片旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)偏振光方向的調(diào)整；將偏振信號和耦合信號的方向調(diào)整到與檢偏棱鏡的透光軸夾角45度的位置。被測光纖輸出光信號經(jīng)偏振調(diào)整機構(gòu)后，將偏振信號和耦合信號投影等比例的投影到檢偏棱鏡的透光軸上，然后進入干涉儀 后分幅干渉?，F(xiàn)有的技術(shù)都是基于麥克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)設(shè)計的保偏光纖偏振耦合強度分布參數(shù)測量系統(tǒng)，其控制方法的缺點是(I)無法消除光源功率波動對測量結(jié)果的影響，偏振耦合強度的測量準確度低；(2)采集信號弱，信噪比差，需要硬件電路進行濾噪處理，提高了硬件設(shè)計成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于偏振分束干涉技術(shù)的測試方法，能夠有效消除光源功率波動對測量結(jié)果的影響，顯著提高保偏光纖偏振耦合強度的測量準確度低，并且控制方法簡單，控制軟件集成度高。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種基于偏振分束干涉技術(shù)的測試方法，具體為將被測保偏光纖2兩端熔接到保偏光纖跳線上，保偏光纖跳線首端接到寬光譜偏振光源I上。保偏光纖慢軸起偏入射，光源光譜成高斯分布；保偏光纖跳線末端連接到偏振分束干涉儀輸入端的自聚焦透鏡上，保證光束被擴束成平行光入射到偏振分束棱鏡3中。偏振光經(jīng)保偏光纖跳線稱合入被測保偏光纖2中,這時只有一種偏振主模Ix在保偏光纖中傳播。當保偏光纖中某兩個點發(fā)生偏振耦合時，一部分光耦合到正交的本征軸(快軸)上去，形成另ー偏振I禹合模，在光纖輸出端將會得到三個線偏振光I' X I1和12。由于雙折射效應，正交的偏振模式以不同的速度沿光纖傳播，從光纖出射時，I1和I2分別與I' 1產(chǎn)生一定的光程差ANbI1和ANbI2,其中ANb表不兩個偏振模式的相對折射率差，I1和I2分別表示I1和I2從耦合處到光纖出射端的距離。保偏光纖的兩個偏振主軸分別與Mach-Zehnder偏振分束干涉儀中的偏振分束棱鏡3的兩個起偏軸對齊，當線偏振光Γ x、I1和I2經(jīng)過偏振分束棱鏡3后，Γ x被變成S光，I1和I2變成P光，分別進入干涉儀的兩個干涉通道，其中S光經(jīng)過ー個中心波長為1550nm的寬帶半波片4后，其起偏方向發(fā)生90度偏振，變?yōu)镻’光；再經(jīng)過兩次全反射后和另ー個干涉臂中經(jīng)過兩次全反射后的P光共同進入合束棱鏡9,并且P’光和P光偏振方向相同。控制系統(tǒng)12通過驅(qū)動光延遲器7起到改變干涉儀兩個臂光程差的作用，當干渉儀處于等光程時，光電探測器上光電流值為Itl，光電探測器9上得到的光電信號為Itl ;當干涉儀兩干涉臂引入的光程差正好抵消ANbI2吋，I' x和I2同時到達光電探測器11，產(chǎn)生光干涉包絡Cl，光電探測器9上得到的光電信號為I' !;當干涉儀兩干涉臂引入的光程差正好抵消ANbI1吋，Γ x和I1同時到達光電探測器11，產(chǎn)生光干涉包絡C2，光電探測器9上得到的光電信號為Γ 2;測控軟件利用測得的干渉包絡極值Max (Ci)、Itl和I' i的值，以干涉儀等光程差時的Γ。為參考值，對Γ i進行歸一化處理，得到不同的ki;帶入公式 Max(C\ )
h 101og( K 0) = 1，2中就可以得到兩耦合點的耦合強度值。同時根據(jù)光延遲 2-JhlIj
器7的位移量和保偏光纖的相對折射率差ΛNb得到耦合點到光纖出射端的距離I1和I2，其掃描干渉圖如圖I所示。如果保偏光纖存在多個耦合點時，只要繼續(xù)驅(qū)動光延遲器7，將按照從光纖出射端到入射端的方向，依次得到保偏光纖中不同耦合點的干涉包絡，進而得到不同耦合點的耦合強度和到光纖出射端的距離，最后測控軟件將偏振耦合強度并與對應的位置信息一同顯示在控制系統(tǒng)12中的軟件采集窗口上。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明涉及的測量方法的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三個方面(I)本發(fā)明采用了偏振分束棱鏡實現(xiàn)了兩個正交偏振光的分離，解決了麥克爾遜干渉儀兩臂合束后發(fā)生多次耦合和多點互耦合的難題；(2)本發(fā)明涉及的測試方法能夠消除光源功率波動對測量結(jié)果的影響。(3)采集信號比較大，可以將信號濾噪集成到測控軟件中，降低了硬件設(shè)計成本。


圖I是本發(fā)明掃描干涉圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。本發(fā)明實施例包括提供一種基于偏振分束干涉技術(shù)的測試方法，具體為將被測保偏光纖2兩端熔接到保偏光纖跳線上，保偏光纖跳線首端接到寬光譜偏振光源I上。保偏光纖慢軸起偏入射，光源光譜成高斯分布；保偏光纖跳線末端連接到偏振分束干涉儀輸入端的自聚焦透鏡上，保證光束被擴束成平行光入射到偏振分束棱鏡3中。偏振光經(jīng)保偏光纖跳線稱合入被測保偏光纖2中,這時只有ー種偏振主模Ix在保偏光纖中傳播。當保偏光纖中某兩個點發(fā)生偏振耦合時，一部分光耦合到正交的本征軸(快軸)上去，形成另ー偏振耦合模，在光纖輸出端將會得到三個線偏振光Γ x I1和12。由于雙折射效應，正交的偏振模式以不同的速度沿光纖傳播，從光纖出射吋，I1和I2分別與Γ ,產(chǎn)生一定的光程差ANbI1和ANbI2,其中^Nb表不兩個偏振模式的相對折射率差，I1和I2分別表不I1和I2從稱合處到光纖出射端的距尚。保偏光纖的兩個偏振主軸分別與Mach-Zehnder偏振分束干涉儀中的偏振分束棱鏡3的兩個起偏軸對齊，當線偏振光Γ x, I1和I2經(jīng)過偏振分束棱鏡3后，Γ x被變成S光，I1和I2變成P光，分別進入干渉儀的兩個干涉通道，其中S光經(jīng)過ー個中心波長為1550nm的寬帶半波片4后，其起偏方向發(fā)生90度偏振，變?yōu)镻’光；再經(jīng)過兩次全反射后和另ー個干涉臂中經(jīng)過兩次全反射后的P光共同進入合束棱鏡9，并且P’光和P光偏振方向相同。控制系統(tǒng)12通過驅(qū)動光延遲器7起到改變干涉儀兩個臂光程差的作用，當干渉儀處于等光程時，光電探測器上光電流值為Itl，光電探測器9上得到的光電信號為Itl ;當干涉儀兩干涉臂引入的光程差正好抵消ANbI2吋，I' x和I2同時到達光電探測器11，產(chǎn)生光干涉包絡Cl，光電探測器9上得到的光電信號為I' !;當干涉儀兩干涉臂引入的光程差正好抵消ANbI1吋，Γ x和I1同時到達光電探測器11，產(chǎn)生光干涉包絡C2，光電探測器9上得到的光電信號為Γ 2;測控軟件利用測得的干渉包絡極值Max (Ci)、Itl和I' i的值，以干涉儀等光程差時的Γ。為參考值，對Γ i進行歸一化處理，得到不同的ki;帶入公式
權(quán)利要求
1.一種基于偏振分束干涉技術(shù)的保偏光纖偏振稱合強度測試方法，其特征在于，將被測保偏光纖(2)兩端熔接到保偏光纖跳線上，保偏光纖跳線首端接到寬光譜偏振光源(I)上，保偏光纖慢軸起偏入射，光源光譜成高斯分布；保偏光纖跳線末端連接到偏振分束干渉儀輸入端的自聚焦透鏡上，保證光束被擴束成平行光入射到偏振分束棱鏡(3)中，偏振光經(jīng)保偏光纖跳線稱合入被測保偏光纖(2)中，這時只有ー種偏振主模Ix在保偏光纖中傳播，當保偏光纖中某兩個點發(fā)生偏振耦合時，一部分光耦合到正交的本征軸(快軸)上去，形成另ー偏振稱合模，在光纖輸出端將會得到三個線偏振光I' x Ii和I2 ;由于雙折射效應，正交的偏振模式以不同的速度沿光纖傳播，從光纖出射時，I1和I2分別與I' 生一定的光程差ANbI1和ANbI2，其中ΛNb表示兩個偏振模式的相對折射率差，I1和I2分別表示I1和I2從耦合處到光纖出射端的距離；保偏光纖的兩個偏振主軸分別與Mach-Zehnder偏振分束干涉儀中的偏振分束棱鏡(3)的兩個起偏軸對齊,當線偏振光I' x、I1和I2經(jīng)過偏振分束棱鏡(3)后，Γ χ被變成S光，I1和I2變成P光，分別進入干渉儀的兩個干涉通道，其中S光經(jīng)過ー個中心波長為1550nm的寬帶半波片(4)后，其起偏方向發(fā)生90度偏振，變?yōu)镻’光；再經(jīng)過兩次全反射后和另ー個干涉臂中經(jīng)過兩次全反射后的P光共同進入合束棱鏡(10),并且P’光和P光偏振方向相同； 控制系統(tǒng)(12)通過驅(qū)動光延遲器(7)起到改變干涉儀兩個臂光程差的作用，當干涉儀處于等光程時，光電探測器上光電流值為Itl,光電探測器(9)上得到的光電信號為Itl ;當干涉儀兩干涉臂引入的光程差正好抵消ANbI2吋，I' x和I2同時到達光電探測器(11)，產(chǎn)生光干涉包絡Cl，光電探測器(9)上得到的光電信號為Γ !;當干涉儀兩干涉臂引入的光程差正好抵消ANbI1吋，Γ x和I1同時到達光電探測器(11)，產(chǎn)生光干涉包絡C2，光電探測器(9)上得到的光電信號為Γ 2;測控軟件利用測得的干渉包絡極值Max(Ci)、Itl和I' i的值，以干涉儀等光程差時的Γ。為參考值，對Γ i進行歸一化處理，得到不同的ki;帶入Max(Ci)公式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括如果保偏光纖存在多個耦合點吋，只要繼續(xù)驅(qū)動光延遲器(7)，將按照從光纖出射端到入射端的方向，依次得到保偏光纖中不同耦合點的干涉包絡，進而得到不同耦合點的耦合強度和到光纖出射端的距離，最后測控軟件將偏振耦合強度并與對應的位置信息一同顯示在控制系統(tǒng)(12)中的軟件采集窗ロ上。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)準確度低，采集信號弱，信噪比差的主要問題，提供一種基于偏振分束干涉技術(shù)的測試方法，能夠有效消除光源功率波動對測量結(jié)果的影響，顯著提高保偏光纖偏振耦合強度的測量準確度低，并且控制方法簡單，控制軟件集成度高。
文檔編號G01M11/02GK102680211SQ20121016759
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者全治科, 劉志明, 李國超, 趙耀, 鄭光金, 陳振琳, 韓正英, 高業(yè)勝 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所