SLD光源测试系统的制作方法

本发明涉及光电子器件技术领域，具体涉及一种SLD光源测试系统。

背景技术：

SLD(超辐射发光二极管)光源是光纤电流互感器(Fiber Optic Current Transformer,FOCT)的必要组成部分，SLD光源的特性对FOCT的性能往往起到关键作用。

FOCT是基于法拉第磁光效应和安培环路定律，通过光纤敏感环检测被测导体内电流的大小，具体为：当被测导体中有电流通过时，在光纤敏感环中传输的左旋和右旋圆偏振光的相速度分别向相反的方向改变，从而产生正比于电流大小的相位差(即法拉第相移)，此时的光路特性称之为具有非互易性。这个相位差可以通过干涉法来测量，并由光电探测器将干涉光信号转变为电压信号输出。根据对电压信号的分析，即可得出被测导体中电流的大小。

SLD光源的多个特性参数对FOCT测量精度均有影响，如光源的谱宽与光路的相干性有关，光源的光谱调制度与光路相干噪声有关，光源的偏振度与干涉信号中的直流分量以及光路的偏振噪声有关，光源的功率与光学噪声、光源的动态特性、信号调制和系统启动时间有关。SLD光源在长期使用中，由于受外部环境的影响，其中心波长漂移、光功率衰减和光源管芯温度变化等均会直接导致FOCT测量精度的漂移。因此有必要对SLD光源的性能进行测试。

传统的SLD光源检测方法，例如通过测量P-I曲线、3dB带宽、光谱纹波、光功率稳定度和偏振度等参数来评判SLD光源性能的优劣，是将SLD光源独立于FOCT进行某一参数的单独测试，不能完全和精准的反映出SLD光源的质量，该测试结果不能直接用于衡量其在FOCT中的系统性能，从而不能为FOCT中SLD光源的筛选提供直接有效的技术参考指标。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种SLD光源测试系统，将SLD光源置于基于FOCT光路中检验SLD光源在外部环境激励下的性能参数，因此能够以FOCT测量误差的形式进行等效表达其在外部环境激励下给FOCT带来的误差，从而为FOCT中SLD光源的筛选提供直接有效的技术参考指标。

本发明实施例提供一种SLD光源测试系统，包括：

耦合器，其第一端接收所述待测SLD光源发出的光，第二端与探测器连接；

起偏器组件，与所述耦合器的第三端连接，将所述待测SLD光源发出的光转换为两束线偏振光；

保偏光纤环，其第一端与所述起偏器组件的输出端连接；

敏感元件，感应通电导体内的基准电流值，与所述保偏光纤环的第二端连接；所述起偏器组件输出的两束线偏振光经所述保偏光纤环、所述敏感元件后原路返回，返回后的两束线偏振光发生干涉；

探测器，检测所述耦合器的第二端输出的干涉光强，并得到与所述干涉光强对应的电信号；

信号处理电路，接收所述探测器发送的电信号，解析后得到测量电流值；

误差计算单元，接收所述信号处理电路发送的所述测量电流值，根据所述基准电流值以及所述测量电流值得到所述待测SLD光源在所处环境下引入的测量误差。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，所述起偏器组件包括起偏器和直波导调制器，其中：

所述起偏器的第一端与所述耦合器的第三端连接；

所述直波导调制器的第一端与所述起偏器的第二端采用45度对轴角连接；所述直波导调制器的第二端与所述保偏光纤环的第一端采用0度对轴角连接；所述直波导调制器的电信号输入端接收调制信号。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，所述信号处理电路中包括调制信号输出模块，所述调制信号输出模块发送调制信号至所述直波导调制器的电信号输入端。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，所述起偏器组件包括Y波导调制器和偏振合束器，其中：

所述Y波导调制器的输入端通过耦合器接收所述待测SLD光源发出的光，所述Y波导调制器的电信号输入端接收调制信号；

所述偏振合束器的一个输入端与所述Y波导调制器的一个输出端采用90度对轴角连接，所述偏振合束器的另一个输入端与所述Y波导调制器的另一个输出端采用0度对轴角连接；所述偏振合束器的输出端与所述保偏光纤环的第一端采用0度对轴角连接。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，所述信号处理电路中包括调制信号输出模块，所述调制信号输出模块发送调制信号至所述Y波导调制器的电信号输入端。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，所述敏感元件，包括光纤环以及分别设置于所述光纤环两端的光纤波片和反射镜，所述光纤环内有通电导体穿过，所述光纤波片与所述保偏光纤环的第二端连接。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，还包括：

环境发生器，所述待测SLD光源置于所述环境发生器内部，所述环境发生器响应上位机的控制信号模拟所述待测SLD光源所处环境参数。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，所述环境发生器模拟的所述待测SLD光源所处环境参数包括：温度、湿度、振动、冲击和辐照中的至少一种。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，还包括：

电流发生器，输出预设电流至所述通电导体；

基准互感器，检测所述电流发生器输出预设电流的电流值，作为所述通电导体中的基准电流值。

可选地，上述的SLD光源测试系统中，所述误差计算单元，获取所述基准互感器检测的通电导体中的基准电流值以及所述信号处理电路解析得到的所述测量值，得到所述待测SLD光源在所处环境下引入的测量误差；

所述误差计算单元发送所述测量误差至所述上位机。

本发明实施例所述的SLD光源测试系统，待测SLD光源发出的光经过耦合器、起偏器组件、保偏光纤环、敏感元件后原路返回，返回后的两束线偏振光发生干涉；由探测器检测干涉光强，并得到与所述干涉光强对应的电信号；信号处理电路，接收所述探测器发送的电信号，解析后得到测量电流值；误差计算单元，接收所述信号处理电路发送的所述测量电流值，根据所述基准电流值以及所述测量电流值得到待测SLD光源在所处环境下引入的测量误差。光波在上述系统中的传输方式与FOCT中光传输方式相同，因此最终得到的待测SLD光源在所处环境下引入的测量误差的表现形式也可以与FOCT测量误差的形式等效，采用本发明实施例提供的上述方案能完全和精准的反映出待测SLD光源的精度，且测试结果可直接用于衡量其在FOCT中的系统性能，为FOCT中SLD光源的筛选提供直接有效的技术参考指标。

附图说明

图1是本发明一个实施例所述SLD光源测试系统的结构示意图；

图2是本发明一个实施例所述采用直波导调制器起偏组件的SLD光源测试系统的结构示意图；

图3是本发明一个实施例所述采用Y波导调制器起偏组件的SLD光源测试系统的结构示意图；

图4本发明一个实施例所述敏感元件的结构示意图；

图5是本发明另一个实施例所述SLD光源测试系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本发明实施例。

本实施例提供一种SLD光源测试系统，如图1所示，包括：

耦合器101，其第一端接收所述待测SLD光源100发出的光，第二端与探测器102连接。

起偏器组件200，与所述耦合器101的第三端连接，将所述待测SLD光源100发出的光转换为两束线偏振光，两束线偏振光正交。

保偏光纤环103，其第一端与所述起偏器组件200的输出端连接；两束线偏振光进入所述保偏光纤环103，分别沿着所述保偏光纤环的快轴和慢轴传输。

敏感元件300，感应通电导体内的基准电流值，与所述保偏光纤环103的第二端连接；所述起偏器组件200输出的两束线偏振光经所述保偏光纤环103、所述敏感元件300后原路返回，返回后的两束线偏振光发生干涉，通过所述耦合器101的第二端输出干涉光强。

探测器102，检测所述耦合器101的第二端输出的干涉光强，并得到与所述干涉光强对应的电信号，探测器102可将干涉光强转换为对应的电压信号。

信号处理电路104，接收所述探测器102发送的电信号，解析后得到测量电流值。因为FOCT的就是通过检测电流值来检测误差的，因此本实施例中依照FOCT检测原理，也将干涉光强转换为最终的电流值。

误差计算单元105，接收所述信号处理电路104发送的所述测量电流值，根据所述基准电流值以及所述测量电流值得到所述待测SLD光源100在所处环境下引入的测量误差。所述基准电流值可以由基准互感器测量得到，作为所述误差计算单元105中的基准值。所述测量误差可以由所述测量电流值与所述基准电流值依据预设计算模型得到，该预设计算模型根据FOCT测量原理直接得到。而所述待测SLD光源100所处环境即为温度、湿度、辐照度等等，可以将所述待测SLD光源100置于各个参数都非常稳定的实验室、箱体内等环境中，而所需要的环境的各个参数可以预先测量好作为已知数据保存，因此当得到测量误差时，即可将测量误差与环境的各个参数对应起来。

显然，上述系统中所搭建的光路，光波的传输方式与FOCT中光传输方式相同，因此最终得到的测量误差的表现形式也与FOCT测量误差的形式等效，采用本发明实施例提供的上述方案能完全和精准的反映出待测SLD光源的精度，且测试结果可直接用于衡量其在FOCT中的系统性能，为FOCT中待测SLD光源的筛选提供直接有效的技术参考指标。

上述方案中，所述起偏器组件可通过直波导方式或者Y型波导方式实现，具体地：

直波导实现方式如图2所示，所述起偏器组件200包括起偏器201和直波导调制器202，其中：

所述起偏器201的第一端与所述耦合器101的第三端连接，耦合器101中的偏振光进入所述起偏器201后，生成两束线偏振光。

所述直波导调制器202的第一端与所述起偏器201的第二端采用45度对轴角连接，两束线偏振光进入所述直波导调制器202。所述直波导调制器202的第二端与所述保偏光纤环103的第一端采用0度对轴角连接，则两束线偏振光进入所述保偏光纤环内，分别沿着保偏光纤环的快轴和慢轴传输，所述直波导调制器202的电信号输入端接收调制信号。由于输出信号与电流引起的相位差满足余弦函数关系，为获得高灵敏度，采用调制器来施加偏置，使之工作在一个响应斜率不为零的点，所述调制信号通常为正弦波信号或者方波信号。如图所示，所述调制信号可以由所述信号处理电路104直接提供，具体地所述信号处理电路104中包括调制信号输出模块，所述调制信号输出模块发送调制信号至所述直波导调制器的电信号输入端。

Y波导实现方式如图3所示，所述起偏器组件200包括Y波导调制器203和偏振合束器204，其中：

所述Y波导调制器203的输入端通过耦合器101接收所述待测SLD光源100发出的光，所述Y波导调制器203的电信号输入端接收调制信号，所述信号处理电路104中包括调制信号输出模块，所述调制信号输出模块发送调制信号至所述Y波导调制器的电信号输入端。

所述偏振合束器204的一个输入端与所述Y波导调制器203的一个输出端采用90度对轴角连接，两束偏振光发生快慢轴互换，所述偏振合束器204的另一个输入端与所述Y波导调制器203的另一个输出端采用0度对轴角连接；因此，通过所述偏振合束器204的两个输入端进入的线偏振光具有不同的偏振态。所述偏振合束器的输出端与所述保偏光纤环的第一端采用0度对轴角连接。

上述方案中，如图4所示，所述敏感元件300，包括光纤环301以及分别设置于所述光纤环301两端的光纤波片302和反射镜303，所述光纤环301内有通电导体穿过，所述光纤波片302与所述保偏光纤环103的第二端连接。所述光纤波片302可以选择1/4光纤波片，所述反射镜303为法拉第镜、光纤镀膜反射镜、光纤贴片反射镜等。偏振模式相互正交的两束光波列在敏感元件中传输，通过光纤波片302，可以使光波列在线偏振态和圆偏振态之间互换，通过反射镜303，可以使光波列的圆偏振态在左旋和右旋之间互换，当导体中无电流通过时，这两束光波列所经历过的偏振态与路径完全等效，只是在时间先后上有差别(例如其中一束光波列从出发到返回探测点时所经历的偏振态依次为：快轴偏振—左旋—右旋—慢轴偏振，则另一束光波列在相同光程中所经历的偏振态依次为：慢轴偏振—右旋—左旋—快轴偏振)，这种情况下，光路的特性称之为是具有互易性，当导体中有电流通过时，在光纤环301中传输的左旋和右旋圆偏振光的相速度分别向相反的方向改变，从而产生正比于电流大小的相位差(即法拉第相移)，此时的光路被称之为具有非互易性。由此可见，本实施例上述系统所搭建的光路，完全等效于FOCT光路，因此采用其对SLD光源进行测试，相当于将SLD光源设置于FOCT中，所以测量结果即可直接反应其在FOCT中的使用性能，也就能够根据测量结果直接对SLD光源进行筛选。

作为一种优选的方案，进一步地，如图5，上述系统还包括环境发生器400，所述待测SLD光源100置于所述环境发生器400内部，所述环境发生器400响应上位机500的控制信号模拟所述待测SLD光源100所处环境。所处环境包括：温度、湿度、振动、冲击和辐照中的至少一种。例如，所述环境发生器400可以模拟单一的环境，例如采用温控箱来模拟温度，采用加湿器来控制湿度等，也可以采用具有多种环境参数调节功能的环境控制组件。所述光电模块即为图1至图3中的光电子器件及按照其连接方式组成的模块。

以上方案中，系统还可以包括电流发生器600，输出预设电流至所述通电导体；基准互感器700，检测所述电流发生器600输出预设电流的电流值，作为所述通电导体中的基准电流值。所述误差计算单元105，获取所述基准互感器700检测的通电导体中的基准电流值以及所述信号处理电路104解析得到的所述待测SLD光源100所处环境对应的电流值得到所述测量误差；所述误差计算单元105发送所述测量误差至所述上位机500。采用该系统对待测SLD光源性能检测的步骤为：

完成SLD光源性能检测系统基础设施的搭建，包含：电流发生器的输出端分别接上基准互感器和通电导体，基准互感器和信号处理电路的输出端均接入误差计算单元，误差计算单元的输出端与上位机连接。完成待测SLD光源与耦合器的连接。将待测SLD光源置于环境发生器中，并且完成环境发生器与上位机的连接。开启电流发生器，通过上位机，对信号处理电路的输出电流值进行标定，使之与基准互感器的输出电流值一致。即在环境发生器未产生任何环境激励的情况下，信号处理单元得到的结果应该与基准电流值相同。通过上位机控制环境发生器，使之产生环境激励，通过上位机读取并保存由误差计算单元输出的测量误差结果，显然此测量误差即为待测SLD光源在当前所处的环境下引入的。为避免附加的测量误差，以上测试进行时，除环境发生器内部环境以外，其余环境应保持稳定。

本发明的核心点在于通过FOCT光路系统，将SLD光源在外部环境激励下的特性参数漂移检测出来，并以FOCT测量误差的形式进行等效表达，因此测试结果能够作为衡量SLD光源质量的参考指标。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。