一种光学偏振器件分布式串扰测量灵敏度增强的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设计属于光纤测量技术领域，具体涉及到一种光学偏振器件分布式串扰测 量灵敏度增强的装置。
【背景技术】
[0002] 偏振光学器件是构成高精度光学测量与传感系统的重要组成部分，目前光学器件 性能测试与评价方法和装置落后的现状，严重阻碍了高精度光学测量与传感系统的发展。 例如：高精度光纤陀螺的核心器件一一铌酸锂集成波导调制器（俗称Y波导）的芯片消光 比已经达到SOdB以上；而常用的偏振性能检测仪器一一消光比测试仪，通常的检测分辨率 在50dB左右（按照能量定义，即为IO 5)，分辨率最高的为美国dBm Optics公司研制Model 4810型偏振消光比，测量仪测量极限也仅有72dB。
[0003] 光学相干域偏振测量技术（OCDP)是一种高精度分布式偏振耦合测量技术，它基 于宽谱光干涉原理，通过扫描式光学干涉仪进行光程补偿，实现不同偏振模式间的干涉，可 对偏振串扰的空间位置、偏振耦合信号强度进行高精度的测量与分析，进而获得光学偏振 器件的消光比、拍长等重要参数。OCDP技术作为一种非常有前途的分布式光学偏振性能的 检测方法，被广泛用于保偏光纤制造、保偏光纤精确对轴、器件消光比测试等领域。与其他 如：偏振时域反射技术（POTDR)、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、高空间分辨率（5~IOcm)、大测量范 围（测量长度几公里）、超高测量灵敏度（耦合能量-80~-IOOdB)、超大动态范围（IO 8~ 101°)等优点，非常有希望发展成为一种高精度、通用化测试技术和系统。由于它最为直接 和真实地描述了信号光在光纤光路中的传输行为，所以特别适合于对光纤器件、组件，以及 光纤陀螺等高精度、超高精度干涉型光纤传感光路进行测试和评估。
[0004] 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 4865531]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-P 125和WIN-P 400两种型号0⑶P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，后经过 改进，灵敏度和动态范围分别提升到_80dB和80dB。
[0005] 2011年，天津大学张红霞等人公开了一种光学偏振器件偏振消光比的检测方法和 检测装置（中国专利【申请号】201110052231. 3)，同样采用空间干涉光路作为0⑶P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。与Herve Lefevre等人的方案相比，技术性能和指标相 近。
[0006] 同年，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 (US20110277552， Measuring Distributed Polarization Crosstalk in Polarization Maintaining Fiber and Optical Birefringent Material)，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。
[0007] 2012年，本发明申请人提出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CN201210376497. 0)和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CN201210376496. 6)，采用全光纤光程相关器结构，增加偏振分束和在线 旋转连接功能，抑制拍噪声，提高测量灵敏度，在相关器中增加法拉第旋光器，增加光源的 稳定性。与美国通用光电公司相比，可以将测量系统的偏振串扰灵敏度提高到_95dB的同 时，使动态范围保持在优于95dB。灵敏度已经接近测量极限，在不改变光路结构、改变测量 思路的情况下，测量信噪比及灵敏度将很难得到明显提升。
[0008] 2013年，本发明申请人提出了一种大扫描量程光学相干域偏振测量装置（中国专 利申请号CN201310739313. 4)，使用多个连续式光程扩展单元级联，并使单元中的扫描光学 器件成对出现，实现光程扫描扩展，抑制扫描器强度浮动对测量的影响。主要解决的问题是 如何提高偏振串扰测量的准确度和稳定性，测量灵敏度性能没有改善。
[0009] 2014年，本发明申请人提出了一种可抑制干涉噪声的光学相干偏振测量装置 (中国专利申请号CN201410120901.4)，采用全光纤型偏振态控制器消除光学器件残余 光反射，使用法拉第旋光器的光程解调装置克服干涉中的偏振衰落效应，有效抑制干涉 噪声；提出带有光程扫描位置和速度校正的光学相干域偏振测量装置（中国专利申请号 CN201410120591.6)，通过对光程扫描的校正，提高了偏振测量装置的空间精度和探测灵敏 度。但是，以上装置均未对测试系统的信噪比有明显提升，并且所使用大多为保偏光纤，会 引起偏振串扰噪声的增加。
[0010] 为进一步提高偏振串扰的测试性能，包括测量信噪比、灵敏度和动态范围等，特别 是在保证器件测量长度和降低测试系统搭建难度的同时，提升测量系统的信噪比，进而提 高测量灵敏度，成为研宄的热点。使测量干涉信号光的增强幅度高于测量系统噪声的增强 幅度，这样就可使系统的信噪比获得进一步的提升，提高测量灵敏度。
[0011] 本发明提供了一种光学偏振器件分布式串扰测量灵敏度增强的装置与方法，通过 对信号光进行偏振分束，扩展相关器的路数，采用光学两路相关器进行叠加的方法，增强信 号强度，实现信噪比的提升。本发明可以广泛用于光学器件偏振性能的高精度测量与分析 中。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提供一种增强测量信号的信噪比，提高偏振串扰测量的灵敏度 和动态范围，用于光学器件偏振性能的高精度测量与分析的光学偏振器件分布式串扰测量 灵敏度增强的装置。
[0013] 本发明的目的是这样实现的：
[0014] 一种光学偏振器件分布式串扰测量灵敏度增强的装置，包括宽谱光源501、起偏器 511、待测偏振器件522、第一光纤旋转连接器521、第二光纤旋转连接器523、光程解调与信 号探测器530、信号检测与处理装置560 ;
[0015] 宽谱光源501通过起偏器511、第一旋转连接器521与待测光纤器件522通过保 偏光纤连接，第一旋转连接器521使起偏器511的输出尾纤与待测光纤器件522的输入尾 纤偏振特征轴完成0°~45°对准，将起偏器511输出的线偏光在待测光纤器件522的快 轴、慢轴上产生相同的传输光分量，经过待测光纤器件522后，线偏光在快轴上的传输光分 量部分向慢轴耦合，线偏光在慢轴上的传输光分量部分向快轴耦合，待测光纤器件522通 过第二旋转连接器523与光程相关器530连接，第二旋转连接器523使待测量器件的输出 尾纤与光程相关器530输入尾纤的偏振征轴实现0°~0°对准，使光程解调与信号探测器 530输入尾纤快轴中传输快轴中的传输光分量和慢轴