选择适当，可使系统的信 噪比在不衰减的情况提升20~40dB。
【主权项】
1. 一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，包括宽谱光源（411)、起 偏器（421)、第1光纤旋转连接器（422)、第2光纤旋转连接器（424)、待测光纤器件（423)、 光程相关器（430)、偏振串扰检测与信号记录装置（450)，其特征在于： (1) 宽谱光源（411)通过起偏器（421)、第1旋转连接器（422)与待测光纤器件（423) 通过保偏光纤连接，第1旋转连接器（422)使起偏器（421)的输出尾纤与待测光纤器件 (423)的输入尾纤偏振特征轴完成0°~0°或0°~90°对准，将起偏器（421)输出的线 偏光在待测光纤器件（423)的快轴或慢轴上传输成为传输光，经过待测光纤器件（423)时， 传输光向慢轴或快轴部分耦合产生耦合光，待测光纤器件（423)通过第2旋转连接器（424) 与光程相关器（430)连接，第2旋转连接器（424)使待测光纤器件（423)的输出尾纤与光 程相关器输入尾纤的偏振征轴实现0°~0°或0°~90°对准，使光程相关器（430)输入 尾纤的快轴或慢轴中传输传输光、慢轴或快轴中传输耦合光； (2) 光程相关器（430)，由偏振分束器（431)、光开关（432)、可调衰减器（440)、光程扫 描器（441)、干涉信号探测器（442)组成，偏振分束器（431)使输入尾纤中快轴与慢轴中的 光束分离，使传输光分别在光程相关器（430)的两相干臂中传输； (3) 光开关（432)截断传输光，确定热噪声是否低于相对强度（RIN)噪声和散粒噪声， 调节宽谱光源（411)输出光强，满足最小能量要求；调节光衰减器（440)的衰减倍数使RIN 噪声低于散粒噪声，衰减后的传输光与耦合光在干涉信号探测器（442)发生干涉并接收， 将信号传送至偏振串扰检测与信号记录装置（450)。2. 根据权利要求1所述的一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，其 特征在于：所述的光程相关器（430)，光程扫描器（441)处于最小光程时，光程相关器（430) 的固定长度光程一臂的绝对光程略大于长度可变光程扫描一臂的光程；光程扫描器（441) 光程的变化范围大于待测光学器件耦合光与传输光之间的最大光程差异。3. 根据权利要求1所述的一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，其 特征在于：所述的光程相关器（430)，由Mach-Zehnder结构的光学干涉仪（530)构成，由 1X2偏振分束器（531)、光开关（541)、轮盘可调光衰减器（532)、偏振控制器（533)、2X2 耦合器（534)、环形器（535)、可移动光学反射镜（537)、第1探测器（538)、第2探测器（539) 组成，偏振分束器（531)的第1输出端（ps5)与光开关（541)、轮盘可调光衰减器（532)、偏 振态控制器（533)、2X2耦合器（534)的第1输入端（bsl)共同组成固定长度光程参考臂； 偏振分束器（531)的第2输出端（ps6)与环形器（535)、准直器（536)、可移动光学反射镜 (537)、2X2耦合器（534)的第2输入端（bs2)共同组成长度可变光程扫描臂。4. 根据权利要求1所述的一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，其 特征在于：所述的光程相关器（430)由Michelson结构光学干涉仪(630)构成，由环形器 (660)、I X 2偏振分束器（631)、光开关（639)、垂向可调光衰减器（632)、法拉第旋转反射镜 (633)、法拉第旋转器（634)、准直镜（635)、可移动光学反射镜（636)、探测器（638)组成，环 形器的第1端口（cl)通过第2旋转连接器（432)与待测光纤器件（423)相连，环形器的第 2端口（c2)与1X2偏振分束器（631)相连，将来自于待测光纤器件（423)的传输光和耦 合光传输至1X2偏振分束器（631)，1X2偏振分束器（631)的第1输出端（ps8)与光开关 (639)、垂向可调光衰减器（632)、法拉第旋转反射镜（633)共同组成固定长度光程参考臂； 1X2偏振分束器（631)的第2输出端（ps9)与法拉第旋转器（634)、准直镜（635)、可移动 光学反射镜(636)共同组成长度可变光程扫描臂，环形器的第3端口（c3)将干涉信号光传 输至探测器（638)。5. 根据权利要求1所述的一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，其 特征在于：所述的可调光衰减器（432)，将输入端口的入射光束按照指定倍数的衰减，衰减 倍数可在1~10000之间调节选择，衰减倍数调节方式以指定的连续或阶跃线性和指数规 律进行变化。6. 根据权利要求1所述的一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，其 特征在于：所述的宽谱光源（411)、起偏器（421)、第1旋转连接器（422)、第2旋转连接器 (424)、待测光纤器件（423)、1X2偏振分束器（431)、可调光衰减器（440)、波长工作范围能 够覆盖宽谱光源（411)的发射光谱；起偏器（421)、第1旋转连接器（422)、第2旋转连接器 (424)、待测光纤器件（423)、1X2偏振分束器（431)的输入尾纤（psl)、光开关（432)均工 作在单模、偏振保持状态，其余器件仅工作在单模状态；1X2偏振分束器（431)的输出尾纤 (ps2、ps3)、可调光衰减器（440)、光程扫描器（441)、光开关（432)均工作在单模状态。7. 根据权利要求3所述的一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，其 特征在于：所述轮盘可调光衰减器（532)，由光纤输入端口（fl)、轮盘衰减片（540)、光纤输 出端口（f2)组成，轮盘衰减片的旋转角度范围为0~360°，衰减因子随角度的增加而增 加。8. 根据权利要求4所述的一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，其 特征在于：所述垂向可调光衰减器(632)，由光纤输入端口（f3)、轮盘衰减片（540)、光纤 输出端口（f4)组成，通过调节光纤输入（f3)的不同垂向距离，可控制垂向可调光衰减器 (632)的不同衰减因子，使衰减因子随垂向距离的增加而增加。9. 一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量噪声抑制方法，其特征是： (1) 接通宽谱光源（411)和光开关（432)，将第1、2旋转连接器成0~0°或0~90° 对准，将可调光衰减器（440)的衰减倍数调至最小，调节光程扫描器（441)光程至干涉信号 最大的位置； (2) 在关闭宽谱光源（411)和光开关（432)断开的情形下，测试系统此时测得的噪声本 底N。，即为没有信号光时偏振串扰测试系统电路热噪声大小； (3) 打开宽谱光源（411)，使干涉信号探测器（442)只接收到耦合光，测量此时偏振串 扰测试系统的噪声本底N1，若N 1小于N。，增加宽谱光源（411)的输入光强值；若N1远大于 N。时，降低宽谱光源（411)的输入光强值，直到N 1略大于N。时，此时宽谱光源（411)的输出 光强为测试系统的最小工作光强值Ic; (4) 闭合光开关（432)，使干涉信号探测器（442)接收到无衰减时传输光和耦合光的干 涉信号，记录偏振串扰测试系统的信噪比SNR。;增加可调光衰减器（440)的衰减倍数，记录 此时偏振串扰测试系统的信噪比SNR 1，要求SNR1大于SNR。，不断增加可调光衰减器（440)的 衰减倍数，使3冊1与SNR。的差值达到最大，此时得到偏振串扰测试系统在此光强下的最优 信噪比SNR 1; (5) 在步骤（4)的基础上，增加宽谱光源（411)的光强值，记录偏振串扰测试系统的信 噪比SNR2;同时，继续增加可调光衰减器（440)的衰减倍数，记录偏振串扰测试系统的信噪 比SNR 3;g SNR3大于SNR2，继续增加可调光衰减器（440)的衰减倍数；若SNR3小于SNR 2，减 小可调光衰减器（440)的衰减倍数，直到SNRr^ SNR2二者之间的差值达到最大，此时得到 偏振串扰测试系统在此光强下的最优信噪比SNR3; (6) 对比SNR3和SNR1的大小，若SNR 3大于SNR1,则重复（5)继续增加宽谱光源（411) 的光强；若SNR3小于SNR1,则重复（5)减小宽谱光源（411)的光强，直至直到SNR# SNRi 二者之间的差值达到最大，找出偏振串扰测试系统的最优信噪比； (7) 控制光程扫描器（441)从光程最小处开始光程扫描，同时记录干涉信号探测器 (442)输出的差分白光干涉信号幅度随扫描光程变化的曲线，获得分布式偏振串扰的结果。
【专利摘要】本发明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偏振串扰测量的噪声抑制装置与抑制方法。一种光学偏振器件分布式偏振串扰测量的噪声抑制装置，包括宽谱光源、起偏器、第1光纤旋转连接器、第2光纤旋转连接器、待测光纤器件、光程相关器、偏振串扰检测与信号记录装置。本发明使用偏振分束器将传输光与耦合光彻底分离，避免干涉拍噪声的影响；在控制电路热噪声的基础上，使用衰减器对传输光进行衰减，让耦合光成为主探测光，使散粒噪声成为限制系统信噪比的主要噪声，使用本发明提供的方法调节至合适参数，可保持系统动态范围不变的前提下，信噪比提升20～40dB，有效提高测量灵敏度。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN105043718
【申请号】CN201510212810
【发明人】杨军, 梁帅, 李创, 喻张俊, 苑勇贵, 吴冰, 彭峰, 苑立波
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月30日