一种基于干涉级数的高双折射光纤拍长测量方法及测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高双折射光纤参数测量领域，具体为一种基于干涉级数的高双折射光 纤拍长测量方法及测量装置。
【背景技术】
[0002] 拍长是表征高双折射光纤特性的一个重要参量，需精确测量。传统的高双折射光 纤拍长测量方法有瑞利散射法、动态加压法、磁光调制法、白光干涉法和干涉光谱法等。其 中，干涉光谱法是将宽谱光源耦合进高双折射光纤中，通过光谱仪获得高双折射光纤正交 偏振模之间的干涉信号，依据光谱中相邻两个极值波长、两极值间的波长间隔和高双折射 光纤长度实现光纤拍长的测量。
[0003] 中国专利公开号101592551的发明专利"一种基于SAGNAC干涉仪的保偏光纤拍长 测试方法及测试装置"和中国专利公开号101710023A的发明专利"一种保偏光纤拍长的测 试方法及装置"都是典型的干涉光谱法案例。
[0004][0005]
根据拟合结果计算出双折射β，利用拍长计算 公式' =4计算出拍长，然后通过多次测量后求平均，得到最终的拍长结果。此专利中从 β 表面上看拍长计算误差来源于数据拟合结果和双折射的计算，事实上依然来源于光谱读 数和光纤长度测量的误差，拟合和平均处理只能在一定程度上减小测量误差所带来的影 响，并不能消除测量参量中的误差。
[0006] 上述两种计算方法中，拍长计算结果依赖的测量参量均较多，每一个参量都存在 一定的测量误差，导致计算结果误差较大，测量精确度低。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术中的问题，本发明提供一种计算依赖参量少，测量结果误差小、测量 精确度高的基于干涉级数的高双折射光纤拍长测量方法。
[0008] 为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
[0009] -种基于干涉级数的高双折射光纤拍长测量方法，步骤如下：
[0010] A ·测量待测高双折射光纤的长度L;
[0011] B.搭建以待测高双折射光纤快轴和慢轴构成干涉光路相位差的干涉仪；
[0012] C.获得干涉光谱，采集相邻两个极值的波长，计算出极值波长所对应的干涉级数 N；
[0013] D.根据拍长计算公式4 = 计算出不同极值波长下的拍长。
[0014] 从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
[0015] 1.根据干涉光谱中极值波长对应的干涉级数计算高双折射光纤拍长，依赖的测量 参量只有干涉级数N和待测高双折射光纤长度L，依赖参量少，测量准确度影响因素少。
[0016] 2.利用极值波长所对应相位为π的整数倍这一基本特性，消除了干涉级数计算中 干涉极值波长测量误差所带来的影响，使得拍长计算结果的误差仅来源于待测高双折射光 纤的长度测量误差，提高了拍长测量的精度。
[0017]为实现以上测量方法，本发明提供一种高双折射光纤拍长测量装置，包括光源、以 待测高双折射光纤快轴和慢轴构成干涉光路相位差的干涉仪、光谱仪和用于测量待测高双 折射光纤长度的测量装置，所述干涉仪的输入端与光源相连，输出端与光谱仪相连。
[0018]从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：利用待测高双折射光纤快轴和慢轴 构成干涉光路相位差，干涉结构简单，易于实现。
[0019]作为优选，所述干涉仪为Sagnac环结构，所述Sagnac环结构包括待测高双折射光 纤、耦合器、第一单模光纤和第二单模光纤，所述耦合器的端口 A与光源相连，端口 B与光谱 仪相连，所述待测高双折射光纤的两端分别通过第一单模光纤和第二单模光纤与耦合器的 端口C和端口D相连;干涉结构构造简单、所需元器件少、制作容易，成本低。
[0020] 作为优选，所述光源为输出功率为5mW，光谱为1500nm-l 600nm的SLD。
[0021] 作为优选，所述待测高双折射光纤为熊猫型光纤。
[0022]作为优选，所述耦合器为3dB耦合器。
[0023]作为优选，所述干涉仪为偏振干涉结构，所述偏振干涉结构包括待测高双折射光 纤、起偏器、第一保偏光纤、第二保偏光纤和检偏器，所述起偏器的输入端与光源相连，所述 检偏器的输出端与光谱仪相连，所述待测高双折射光纤的两端分别通过第一保偏光纤和第 二保偏光纤与起偏器的输出端和检偏器的输入端相连，所述待测高双折射光纤与第一保偏 光纤和第二保偏光纤的连接方式均为以光轴相交45°熔接;干涉结构光路性能稳定、偏振干 涉特性不受外界影响、干涉特性好。
[0024] 作为优选，所述光源为输出功率为5mW，光谱为1500nm-l 600nm的SLD。
[0025]作为优选，所述待测高双折射光纤为熊猫型光纤。
【附图说明】
[0026]图1是本发明实施例1结构示意图；
[0027] 图2是本发明实施例2结构示意图；
[0028]图3是模拟的透射光谱图；
[0029]图4是实施例1实际测量得到的透射光谱图；
[0030]图5是实施例1得到的拍长与波长之间的关系图；
[0031 ]附图标记：1.光源，2.干涉仪，3.光谱仪，4.待测高双折射光纤，5.耦合器，6.第一 单模光纤，7.第二单模光纤，8.起偏器，9.第一保偏光纤，10.第二保偏光纤，11.检偏器。
【具体实施方式】
[0032]结合图1，详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限 定。
[0033]如图1所示，一种高双折射光纤拍长测量装置，包括光源1、以待测高双折射光纤快 轴和慢轴构成干涉光路相位差的干涉仪2、光谱仪3和用于测量待测高双折射光纤4长度的 测量装置，干涉仪2的输入端与光源1相连，输出端与光谱仪3相连。
[0034] 其中干涉仪2采用Sagnac环结构，Sagnac环结构包括待测高双折射光纤4、親合器 5、第一单模光纤6和第二单模光纤7,耦合器5的端口 A与光源1相连，端口 B与光谱仪3相连， 待测高双折射光纤4的两端分别通过第一单模光纤6和第二单模光纤7与耦合器5的端口 C和 端口 D相连。
[0035] 工作时，光源1经光纤接入耦合器5的端口 A，耦合器5将光分为顺时针方向和逆时 针方向的两束光，分别经过待测高双折射光纤4后在耦合器5中相遇并干涉，干涉光谱信号 经耦合器的端口 B输出并传输到光谱仪3。
[0036]结合图2,详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限 定。
[0037] 如图2所示，一种高双折射光纤拍长测量装置，包括光源1、以待测高双折射光纤快 轴和慢轴构成干涉光路相位差的干涉仪2、光谱仪3和用于测量待测高双折射光纤4长度的 测量装置，干涉仪2的输入端与光源1相连，输出端与光谱仪3相连。
[0038] 其中，干涉仪2为偏振干涉结构，所述偏振干涉结构包括待测高双折射光纤4、起偏 器8、第一保偏光纤9、第二保偏光纤10和检偏器11，所述起偏器8的输入端与光源1相连，所 述检偏器11的输出端与光谱仪3相连，所述待测高双折射光纤4的两端分别通过第一保偏光 纤9和第二保偏光纤10与起偏器8的输出端和检偏器11的输入端相连，所述待测高双折射光 纤4与第一保偏光纤9和第二保偏光纤10的连接方式均为以光轴相交45°熔接。
[0039] 工作时，光源1经光纤接入起偏器8,经起偏器8的光形成线偏振光并传输至第一保 偏光纤9中，线偏振光经熔接点后进入待测高双折射光纤4,并再次经过熔接点进入第二保 偏光纤10,分别经过待测高双折射光纤4中快轴和慢轴的两束光在检偏器11中相遇并干涉， 干涉光谱信号从检偏器11输出端输出到光谱仪。
[0040] 上述两种实施方式中，输出到光谱仪的光谱信号可直接进行读取，也可以传输到 计算机，由计算机处理分析。
[0041] 上述两种实施方式中，输出的归一化光谱表达式为：
[0042]
(1)
[0043]式（1)中B表示高双折射光纤的双折射，L表示待测高双折射光纤的长度，λ表示入 射到干涉仪中的波长。
[0044]根据式(1)得到的模拟透射光谱图如图3所示。
[0045] 根据式(1)和图3,极值波长(极大值或极小值)所对应的相位为π的整数倍。
[0046] 对于相邻两个极大值波长，其所对应相位应为π的偶数倍，满足下式：
[0047]
(2:)
[0048]式⑵中，表示相邻的两个极大值波长，k为整数，k、k_l分别表示极大值波 长所对应的干涉级数。
[0049] 相应地，对于与任一极大值波长邻的两个极小值波长气'其所对应 2 2 相位应为：π的奇数倍，满足下式：
[0050]
(3)<