高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤和精密测量技术领域，具体涉及一种利用矢量网络分析仪制作并 测量的高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 光纤延迟线的原理就是通过改变光纤的长度来控制光信号在光纤中传播的时 间，即传播延迟（参见G.Kerser，OpticalFiberCommunications,(ThirdEdition). McGraw-HillCompanies,NewYork, 2000.)。光纤延迟线技术是指通过改变光纤的长短来 改变光信号传输所需的时间，它用于实现信号的延迟、移相、缓存、滤波、干涉、分割、时分 复用等信号处理场合，在光时分复用、光信息处理等诸多领域都有非常广泛的用途（参见 Y. 0.Barmenkov,et.al^Electricallytunablephotonictrue-time-delayline,''Opti. Express,vol. 18,no. 17,pp. 17859-17864,Aug. 2010.)。例如，在光通信中，光纤延迟线可实 现高数据速率的信号处理，制作成各种频率信号的处理器件；在相控阵雷达和智能天线中， 基于光纤延迟线的光控微波波束形成器（OpticalBeamFormingNetwork, 0BFN)能够实现 定向发射或接收的目的；在光模数转换系统中，通过对高精度光纤延迟线的制作，可以严格 控制光纤的延迟量，从而形成时间上交织的光脉冲序列，结合波分复用/解复用器的使用 能显著提高整个光采样系统的采样速率。
[0003] 在实际应用中，光纤延迟线技术仍需解决如高精度光纤延迟线制作、测量技术，特 别是大量程光纤延迟线的测量技术等问题。现有文献报道的高精度光纤长度切割装置利用 螺旋旋钮实现精密控制（参见苏君，邱琪，史双瑾，高精度光纤长度切割装置及其方法，发 明专利，授权号：CN101726796B，2011.)，但是没有针对具体长度的光纤延迟线提出解决 方案，难以实现特定延迟的精确切割。目前，王博已总结出一套非常有效的精密光纤切割与 制作流程以满足高精度光纤延迟线的制作要求，如采用精密反射仪作为光纤长度的测量设 备，该设备精度高，适合高精度光纤延迟线的测量（王博.时间波长交织光采样脉冲序列的 产生与分析[D].上海交通大学2009)。但是由于精密反射仪需要使用参考光纤，制作延迟 线的长度和精度均受限于参考光纤的长度。如果参考光纤长度存在误差或在制作的过程中 更换参考光纤，那么制作出的光纤延迟线也会存在无法修正的误差；同时，精密反射仪采用 的是反射模式，需要考虑两倍的光纤切割长度，计算较为复杂。
[0004] 本发明提出了一种利用矢量网络分析仪制作及测量高精度光纤延迟线的方法，将 矢量网络分析仪与光纤延迟线的制作及测量结合，不需要使用参考光纤，能制作高精度长 距离的光纤延迟线
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术及工作的不足，提出一种利用矢量网络分析仪制 作及测量高精度光纤延迟线的方法，用矢量网络分析仪代替精密反射仪进行高精度光纤延 迟线的制作及测量，避免了参考光纤长度不准确或更换参考光纤引入的误差，制作高精度 长距离的光纤延迟线。
[0006] 本发明所采用的具体技术解决方案如下：
[0007] -种高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置，包括光纤切割装置和光纤熔接 仪，其特点在于，还包括连续激光光源、偏振控制器PC、电光调制器EOM、光电探测器ro和矢 量网络分析仪；
[0008] 所述的连续激光光源的输出光方向依次放置所述的偏振控制器PC和电光调制器 EOM；
[0009] 所述的电光调制器EOM的电输入端口、光电探测器ro的电输出端口分别与所述的 矢量网络分析仪的两个端口连接。
[0010] 所述的连续激光光源作为链路的光源输出连续光；
[0011] 所述的偏振控制器用于调节电光调制器输入端的光脉冲偏振态，使其输出端光功 率达到最大；
[0012] 所述的矢量网络分析仪的两个端口分别连接电光调制器的电输入端口和光电探 测器的电输出端口，用于测量出连接在电光调制器和光电探测器尾纤之间的光纤所引入的 时延；
[0013] 所述的光纤切割装置用于切割连接在电光调制器和光电探测器尾纤之间的接入 光纤，便于矢量网络分析仪对待熔接光纤时延的在线测量，其特征在于通过对目标光纤延 迟量的计算，对一段单模/多模光纤进行端面的定量切割，保证端面平滑。
[0014] -种利用上述高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置的高精度长距离光纤延 迟线的制作方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：
[0015] 步骤1.将电光调制器的尾纤和光电探测器的尾纤连接，利用矢量网络分析仪测 量尾纤长度引入的时延
[0016] 步骤2.计算光纤的目标长度，公式如下：
[0017]
【主权项】
1. 一种高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置，包括光纤切割装置和光纤熔接仪， 其特征在于，还包括连续激光光源、偏振控制器（PC)、电光调制器（EOM)、光电探测器（PD) 和矢量网络分析仪； 沿所述的连续激光光源的输出光方向依次放置所述的偏振控制器（PC)和电光调制器 (EOM)； 所述的电光调制器（EOM)的电输入端口、光电探测器（PD)的电输出端口分别与所述的 矢量网络分析仪的两个端口连接。
2. 根据权利要求1所述的高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置，其特征在于，所 述的偏振控制器用于调节电光调制器输入端的光脉冲偏振态，使得电光调制器输出端的光 功率达到最大。
3. 根据权利要求1所述的高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置，其特征在于，所 述的光纤切割装置由裸光纤适配器、FC法兰盘和光纤切割笔构成。
4. 根据权利要求1所述的高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置，其特征在于，所 述的连续激光光源为C+L波段的两端口波长可调激光光源。
5. -种利用权利要求1所述的高精度长距离光纤延迟线的制作辅助装置的高精度长 距离光纤延迟线的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 步骤1.将电光调制器的尾纤和光电探测器的尾纤连接，利用矢量网络分析仪测量尾 纤长度引入的时延tQ; 步骤2.计算光纤的目标长度，公式如下：
式中，T为光纤的目标延迟量，n为光纤纤芯的有效折射率，c为光在真空中传播的速 度； 步骤3.将一段长度略大于L+s的光纤接在电光调制器的尾纤和光电探测器的尾纤之 间，其中，s为光纤切割刀切掉的参考光纤长度，利用矢量网络分析仪测量该光纤链路总时 延h，则该接入的光纤的时延为tinl=tft。； 步骤4.考虑光纤的目标延迟量T，以及光纤切割刀切掉的参考光纤长度s所对应的时 延x，确定步骤3中光纤的参考目标延迟量t=T+x，将步骤3中的光纤从中间减为两段，这 两段光纤为待熔接光纤； 步骤5.计算待熔接光纤的切割长度，公式如下：
式中，八1^是当前光纤距参考目标光纤延迟线的时延差Atiitw-t; 步骤6.取待熔接光纤中任一段从其断点处向与尾纤连接的方向切割掉ASl长度； 步骤7.利用光纤切割装置的裸光纤适配器将切割后两段光纤的切断端相连，利用矢 量网络分析仪测量该当前光纤链路总时延t2; 步骤8.当t2=t，则进入步骤9 ;否则，另令t 12，计算tinl=t「h，并返回步骤5 ; 步骤9.对两段待熔接光纤分别利用光纤切割刀的夹具固定，光纤端面与切割刀参考 刻度或某个参考位置对齐，对两段待熔接光纤分别进行长度为s/2的精确切割； 步骤10.在光纤熔接仪上选择合适的熔接模式，对步骤9精确切割之后的两段待熔接 光纤进行熔接，完成高精度光纤延迟线的制作。
【专利摘要】本发明公开了一种高精度长距离光纤延迟线制作方法，用矢量网络分析仪代替精密反射仪进行高精度长距离光纤延迟线的制作。本发明在矢量网络分析仪的基础上，通过测试光纤时延实现对高精度光纤延迟线的制作，不需要使用参考光纤，避免了参考光纤长度不准确以及更换参考光纤所引入的误差；同时利用矢量网络分析仪测量光纤时延，不受测量距离的限制，可以根据任意目标延迟量完成高精度长距离光纤延迟线的制作。
【IPC分类】G02B6-25, G02B6-255, G01M11-02
【公开号】CN104570214
【申请号】CN201510024573
【发明人】叶雷, 吴龟灵, 苏斐然, 陈建平
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月19日