一种基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统的制作方法

本发明属于光纤测试技术领域，更具体地，涉及一种基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统。

背景技术：

超连续谱的产生是通过将超短脉冲激光耦合进高非线性光纤，由于在光纤中受到非线性、四波混频及光孤子效应的影响，会使输出脉冲光的光谱展宽，从而实现超宽的光谱输出。超连续谱光源主要应用于宽频光谱学、光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography，OCT)、光纤传感等领域，能够在很多应用领域替代放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission，ASE)、超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode，SLD)和卤素灯光源。

一般测量光纤传输损耗的系统中均使用传统的卤素灯作为光源，采用空间光耦合结构将光耦合进光纤，并与功率计配合使用。然而，该系统的固有结构存在以下缺点：

空间光耦结构是一种非封闭的光传输结构，使用过程中需将系统加以隔离措施，避免外界因素(如外界光、灰尘等)的影响。并且该结构不易于模块化，因此组装成本较高。

由于卤素灯寿命有限，需定期更换。更换卤素灯后，光路的耦合结构需要重新调试。因此，该系统对维护人员要求较高，不易于维护。

技术实现要素：

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种全光纤测量光纤衰减谱的装置，并直接通过测量待测光纤截断前后的光谱，对比后得到光衰减谱。

本发明的技术方案是：

为解决上述技术问题，本发明提供的基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统，包括超连续谱光源、色散补偿模块、光衰减模块、光谱测量模块以及数据分析模块，其中：

所述超连续谱光源，用于产生超连续谱光，所述超连续谱光源的输出端通过光纤与所述色散补偿模块的输入端相熔接；

所述色散补偿模块，用于对所述光纤衰减谱测量系统的总色散值进行预补偿，使所述光纤衰减谱测量系统的总色散值为正；所述色散补偿模块的输出端通过光纤与所述光衰减模块的输入端相熔接；

所述光衰减模块，用于对所述超连续谱光源进行光衰减，避免在所述待测光纤中发生非线性效应，所述光衰减模块输出端与待测光纤相熔接；

所述待测光纤的输出端与所述光谱测量模块的输入端相熔接，所述光谱测量模块用于测量所述待测光纤输出端的光谱；

所述数据分析模块与所述光谱测量模块的输出端相连接，用于对所述光谱测量模块测得的光谱进行分析，得到所述待测光纤的衰减谱。

本发明的一个实施例中，所述超连续谱光源的输出端通过一段HI-1060光纤与所述色散补偿模块的输入端相熔接。

本发明的一个实施例中，所述色散补偿模块和所述光衰减模块之间用一段G652光纤熔接。

本发明的一个实施例中，所述光衰减模块的输出端熔接一段G652光纤作为尾纤。

本发明的一个实施例中，所述超连续谱光源的光谱范围为600nm～1800nm。

本发明的一个实施例中，所述色散补偿模块为色散补偿光纤或者色散补偿光栅。所述色散补偿模块对所述超连续谱光源进行预补偿，使所述测量系统的总色散值为正，避免所述超连续谱光源在所述待测光纤中发生调制不稳定性等非线性效应，造成测试结果的偏差。

本发明的一个实施例中，所述光衰减模块的衰减值大小可调节，范围为0～50dB，并对整个超连续谱光谱范围内的光功率均有所衰减。所述光衰减模块对所述超连续谱光源进行光衰减，避免在所述待测光纤中发生非线性效应，影响测量精准度。

本发明的一个实施例中，所述待测光纤为单模光纤，单模光纤包括G652、G655或G657；或者为多模光纤，多模光纤包括GI50或GI62.5。

本发明的一个实施例中，所述光谱测量模块的测量波长范围为700nm～1700nm。

本发明的一个实施例中，所述数据分析模块对所述光谱测量模块测得的光谱进行分析，得到所述待测光纤的衰减谱，具体为：采用截断法对所述待测光纤的输出端光谱和输入端光谱进行对比，分析所述待测光纤的衰减谱。

本发明的有益效果是：

本发明提出了一种基于超连续谱光源测量光纤衰减谱的系统。该系统各模块全部由光纤和光纤元件构成，光纤和光纤元件之间采用光纤熔接技术连接，使得整个光路完全封闭在光纤波导中。这种天然的全封闭性光路一旦形成，无需另加隔离措施即可自成体系，实现与外界环境的隔离。由于光纤细小并具有很好的柔性，光路可盘绕并沿细小的管道穿行，因而可缩小测量系统的体积。并且，该系统具有免维护性，光路一旦完成即形成一个整体。实践证明，如果光纤和光纤元件本身能有长期稳定性，所形成的连接结构和连接参数也将长期保持稳定，进而整个系统的光路将长期稳定，无需维护。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的一种基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统的结构图；

图2是图1所示的用于连接各模块的光纤种类图；

图3是本发明注入到待测光纤的光谱图；

图4是利用本发明测量一种G625光纤的衰减谱图；

图5是利用本发明测量一种GI50多模光纤的衰减谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施方式提供的一种基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统的结构图，包括：超连续谱光源、色散补偿模块、光衰减模块、光谱测量模块以及数据分析模块，其中：

所述超连续谱光源的输出端通过光纤(例如一段HI-1060光纤)与所述色散补偿模块的输入端相熔接；超连续谱光源用于产生超连续谱光，并将所述超连续谱注入到一段HI-1060光纤中。所述超连续谱光源的中心波长为1064nm，输出光谱范围涵盖600nm到1800nm，输出功率在10mW到500mW之间，重复频率在1MHz到100MHz之间。

所述色散补偿模块，用于对所述超连续谱光源进行预补偿，使所述测量系统的总色散值为正，避免所述超连续谱光源在所述待测光纤中发生调制不稳定性等非线性效应，造成测试结果的偏差。所述色散补偿模块可以采用色散补偿光纤或者色散补偿光栅，总色散值在0.1ps/nm到100ps/nm。所述色散补偿模块的输出端通过光纤与所述光衰减模块的输入端相熔接。

所述光衰减模块，用于对所述超连续谱光源进行光衰减，避免在所述待测光纤中发生非线性效应，影响测量精准度。所述光衰减模块工作波长在400nm到2000nm，衰减范围在1dB到100dB。所述超连续谱光源经过衰减后的平均功率为1μW～1mW。所述光衰减模块输出端与待测光纤相熔接。

进一步地，所述色散补偿模块和所述光衰减模块之间用一段G652光纤熔接。所述光衰减模块的输出端熔接一段G652光纤作为尾纤。

所述待测光纤的输出端与所述光谱测量模块的输入端相熔接，所述光谱测量模块用于测量所述待测光纤输出端的光谱。

所述数据分析模块与所述光谱测量模块的输出端相连接，用于对所述光谱测量模块测得的光谱进行分析，得到所述待测光纤的衰减谱。

本发明利用截断法对所述待测光纤的衰减谱进行测量。由于光耦合进入多模光纤时会激励起很多模式，需要经过一段时间后才能达到一种相对稳定的状态，此时称为稳态模式。对于多模光纤的测试，只有达到稳态模式分布后才有意义。要达到稳态分布，可以借助扰模器，采用强烈的几何振动，使多模光纤不需要很长的距离就能迅速达到稳态分布，满足稳定注入条件。

本发明实施例中利用截断法对所述待测光纤的衰减谱进行测量，如果所述待测光纤为多模光纤，要求满足稳定注入条件，需借助扰模器。首先测量所述待测光纤输出端的光谱；然后保持注入条件不变，在离注入处(光衰减模块的输出端)约2m处切断光纤，再测量所述待测光纤输入端的光谱，通过如下公式即可计算所述待测光纤的衰减谱，假设所述待测光纤长度为L。

光谱测量模块，用于测量所述待测光纤输出端的光谱。

数据分析模块，用于自动读取所述光谱测量模块所测得的数据，并根据各种预设的宏对数据进行计算、处理。

所述待测光纤可以为G652、G655或G657等单模光纤，也可以为GI50或GI62.5等多模光纤。

图2是图1所示的各模块之间连接光纤的种类图，包括：

HI-1060光纤1，长度为1m到100m，用于传输所述超连续谱光源，使其达到稳态。

G652光纤2，长度为1m到100m，用于连接所述色散补偿模块和所述光衰减模块。

图3是图1所示注入到所述待测光纤的光谱图。

图4是利用本发明测量一种3公里长的G652光纤衰减谱的结果图，并与一台商用光纤衰减测量仪的测试结果对比，显示出所述基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统对单模光纤具有极高的测量精度。

图5是利用本发明测量一种3公里长的GI50光纤衰减谱的结果图，并与一台商用光纤衰减测量仪的测试结果对比，显示出所述基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统对多模光纤具有极高的测量精度。

本发明实施方式提供的基于超连续谱的光纤衰减谱测量系统，能够准确测量G652，G655，G657，GI50，GI62.5等光纤的光衰减谱。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。