保偏光纤消光比实时测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种保偏光纤消光比实时测试装置，属于光学测量技术领域。
【背景技术】
[0002] 偏振保持光纤（PMF)具有高的双折射特性，因而能使与其偏振主轴方向一致的偏 振光在传输很长距离后，仍保持其偏振态，在相干光通信，光纤陀螺与光纤传感领域得到广 泛应用。
[0003] 消光比是PMF性能参数的重要指标，国内外的消光比测试装置的研宄已比较成 熟。商用的消光比测试装置均采用旋转偏振器法，即通过测量在偏振器旋转一周的过程中 所接收光功率的变化情况，得到保偏光纤的输出消光比及偏振椭圆长轴的角度，例如加拿 大的0Z公司，美国的Santee公司的产品均采用这种技术。旋转偏振器法需要机械的旋转 偏振器，而光纤的芯径很小，因此对光路的精度要求很高，同时测试装置的高频响应较差， 不能满足高速光纤通信的要求。
【发明内容】
[0004]针对已有技术存在的不足，本发明的目的是提出一种保偏光纤消光比实时测试装 置，其由静态光学元件构成，能高速响应被测偏振态的消光比测试装置，具体的说，是一种 基于圆偏振光的无源测试装置。通过对被测偏振光中两正交圆偏振光功率比的分析，得到 被测光的消光比。由于测试装置的光路中不存在相对旋转器件，因此该方案光路精度要求 低，且可实现消光比的实时测量。
[0005]为达到上述目的，本发明的构思是： 本发明主要由光纤准直器、圆偏振光分束器、光电探测器及运算分析电路等 单元组成。保偏光纤输出的光信号通过光纤准直器进入到圆偏振光分束器后， 圆偏振光分束器将入射偏振光中的两正交圆偏振态实现功率分离，分离的功率
分别通过两光电探测器接收。由于消光比定义为椭圆偏振光的长轴与短轴功率 之比，即
，其中《和&分别为椭圆偏振光的长轴和短 轴，Z为椭圆偏振光在邦加球上的纬度角，因此相同旋向（指左旋/右旋)，相同消光比，不 同长轴方向的偏振光位于邦加球的同一炜度圆上。输入偏振光中左旋圆偏振光功率为
右旋圆偏振光功率为
。两 者之比与JT的关系为
。通过运算分析电路的除法运算及其他 处理后，能得到PMF输入光信号的消光比PER。
[0006]根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案： 一种保偏光纤消光比实时测试装置，包括保偏光纤，光纤准直器、圆偏振光分束器、第 一光电探测器、第二光电探测器和信号处理单元；所述保偏光纤输出的偏振光通过光纤准 直器后，进入圆偏振光分束器，所述圆偏振光分束器将偏振光中两相互正交的圆偏振光实 现空间分离，一路输出光通过光纤准直器进入所述第一光电探测器，另一路输出光通过光 纤准直器进入所述第二光电探测器；两光电探测器的输出均连接到所述信号处理单元。
[0007]所述圆偏振光分束器为块状光学型圆偏振分束器。所述块状光学型圆偏振分束器 是由一个宽带四分之一波片和一个线偏光分束器构成；所述宽带四分之一波片和所述线偏 光分束器的光轴为平行或垂直。
[0008] 或者所述块状光学型圆偏振分束器是由一个非偏振分束器和两个圆偏振器构成； 所述非偏振分束器的分光比为50:50 ;所述两圆偏振器的旋向是正交的。
[0009] 或者，所述光纤准直器用光纤适配器代替，所述圆偏振光分束器为光纤型圆偏振 光分束器；所述保偏光纤输出的偏振光通过所述光纤适配器进入所述光纤型圆偏振光分束 器后，分为两束偏振方向正交的圆偏振光，一路输出光进入所述第一光电探测器，另一路输 出光进入所述第二光电探测器；两光电探测器的输出均连接到所述信号处理单元。
[0010] 所述光纤型圆偏振分束器是由一个宽带光纤四分之一波片和一个光纤型线偏光 分束器构成；所述宽带光纤四分之一波片的不转端保偏光纤和所述光纤型线偏光分束器的 输入端保偏光纤对轴焊接。
[0011] 或者，所述光纤型圆偏振分束器是由3dB单模光纤耦合器和两个光纤型圆偏振器 构成；所述3dB单模光纤耦合器的两输出端分别和两个所述光纤型圆偏振器的输入端光纤 不对轴焊接；两个所述光纤型圆偏振器(输出的圆偏振光相互正交。
[0012] 本发明和现有技术相比，具有的显而易见的突出实质性特点和显著优点有： 本发明光路系统完全由静态光学元件构成，可降低光路的控制精度。本发明保偏光纤 的消光比可实时获得，不需要对某一时间段内的数据进行处理才能获得，因此能用于高速 光纤系统的测量。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明一个实施例的结构框图。
[0014] 图2是本发明一个实施例的结构框图。
[0015] 图3是本发明一个实施例的结构框图。
[0016] 图4是本发明一个实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0017] 具体实施例结合附图详述如下。
[0018]实施例一： 参见图1，一种保偏光纤消光比实时测试装置，包括保偏光纤1、光纤准直器2、块状圆 偏振光分束器3、第一光电探测器4、第二光电探测器5及信号处理单元6 ;所述保偏光纤1 输出的偏振光进入到所述的光纤准直器2,得到空间光信号，通过所述的块状圆偏振光分束 器3后，分为两束偏振方向正交，且传播方向分离的圆偏振光，分别进入所述第一光电探测 器4、第二光电探测器5,转换为电信号后，进入信号处理单元6处理，输出入射光的消光比。 上述块状圆偏振光分束器3包括：宽带四分之一波片31和块状线偏振光分束器32,入射光 中的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光通过所述宽带四分之一波片31后，分别转换为沿波片 两光轴的线偏振光，通过所述块状线偏振光分束器32后，实现两线偏振光的空间分离。
[0019] 实施例二： 参见图2,本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于，上述块状圆偏振光分束器3 包括：50:50的非偏振光分束器33和两圆偏振器34, 35,入射光通过所述50:50的非偏振光 分束器33后分为两束功率相等，空间分离的光，分别通过所述块圆偏振器34, 35后，滤出左 旋圆偏振光和右旋圆偏振光，进入装置的后续部分处理。
[0020] 实施例三： 参见图3, 一种保偏光纤消光比实时测试装置，包括保偏光纤1、光纤适配器7、光纤型 圆偏振光分束器8、第一光电探测器4、第二光电探测器5及信号处理单元6 ;所述保偏光纤 1输出的偏振光通过所述的光纤适配器7与所述光纤型圆偏振光分束器8后，分为两束偏振 方向正交的圆偏振光，分别进入第一光电探测器4、第二光电探测器5,转换为电信号后，进 入信号处理单元6处理，输出入射光的消光比。上述光纤型圆偏振光分束器8包括：宽带光 纤四分之一波片81和光纤线偏振分束器82,入射光中的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光通 过所述宽带光纤四分之一波片81后，分别转换为沿保偏光纤两光轴的线偏振光，宽带光纤 四分之一波片81的输出保偏光纤与光纤线偏振分束器82的输入保偏光纤对轴焊接，两线 偏振光分别从所述光纤线偏振光分束器的两输出端口输出，进入装置的后续部分处理。
[0021] 实施例四： 参见图4,本实施例与实施例三基本相同，不同之处在于，上述光纤型圆偏振光分束器 8包括：3dB单模光纤耦合器83和两光纤圆偏振器84,85,入射光通过所述3dB单模光纤耦 合器83后分为两束功率相等光，所述单模光纤耦合器83的两输出端分别与所述光纤圆偏 振器84,85的输入端光纤不对轴焊接，所述光纤圆偏振器84,85分别滤出左旋圆偏振光和 右旋圆偏振光后，进入装置的后续部分处理。
【主权项】
1. 一种保偏光纤消光比实时测试装置，其特征在于，包括保偏光纤（1)，光纤准直器 (2)、圆偏振光分束器、第一光电探测器（4)、第二光电探测器（5)和信号处理单元（6);所述 保偏光纤（1)输出的偏振光通过光纤准直器（2)后，进入圆偏振光分束器，所述圆偏振光分 束器将偏振光中两相互正交的圆偏振光实现空间分离，一路输出光通过光纤准直器（2)进 入所述第一光电探测器（4)，另一路输出光通过光纤准直器（2)进入所述第二光电探测器 (5);两光电探测器的输出均连接到所述信号处理单元（6)。2. 根据权利要求1所述的保偏光纤消光比实时测试装置，其特征在于，所述圆偏振光 分束器为块状光学型圆偏振分束器（3 )。3. 根据权利要求2所述的保偏光纤消光比实时测试装置，其特征在于，所述块状光学 型圆偏振分束器（3)是由一个宽带四分之一波片（31)和一个线偏光分束器（32)构成；所述 宽带四分之一波片（31)和所述线偏光分束器（32)的光轴为平行或垂直。4. 根据权利要求2所述的保偏光纤消光比实时测试装置，其特征在于，所述块状光学 型圆偏振分束器（3)是由一个非偏振分束器（33)和两个圆偏振器（34,35)构成；所述非偏 振分束器（33)的分光比为50:50 ;所述两圆偏振器（34,35)的旋向是正交的。5. 根据权利要求1所述的保偏光纤消光比实时测试装置，其特征在于，所述光纤准直 器（2)用光纤适配器（7)代替，所述圆偏振光分束器为光纤型圆偏振光分束器（8);所述保 偏光纤（1)输出的偏振光通过所述光纤适配器（7 )进入所述光纤型圆偏振光分束器（8 )后， 分为两束偏振方向正交的圆偏振光，一路输出光进入所述第一光电探测器（4)，另一路输出 光进入所述第二光电探测器（5);两光电探测器的输出均连接到所述信号处理单元（6)。6. 根据权利要求5所述的保偏光纤消光比实时测试装置，其特征在于，所述光纤型圆 偏振分束器（8)是由一个宽带光纤四分之一波片（81)和一个光纤型线偏光分束器（82)构 成；所述宽带光纤四分之一波片（81)的不转端保偏光纤和所述光纤型线偏光分束器（82) 的输入端保偏光纤对轴焊接。7. 根据权利要求5所述的保偏光纤消光比实时测试装置，其特征在于，所述光纤型圆 偏振分束器（8)是由3dB单模光纤耦合器（83)和两个光纤型圆偏振器（84,85)构成；所述 3dB单模光纤親合器（83)的两输出端分别和两个所述光纤型圆偏振器（84,85)的输入端光 纤不对轴焊接；两个所述光纤型圆偏振器（84,85)输出的圆偏振光相互正交。
【专利摘要】本发明公开一种保偏光纤消光比实时测试装置，包括保偏光纤，光纤准直器、圆偏振光分束器、第一光电探测器、第二光电探测器和信号处理单元；保偏光纤输出的光信号通过光纤准直器和圆偏振分束器后，得到两束正交的圆偏振光，通过所述的光电探测器和信号处理单元，对光功率进行除法及其他运算，得到与被测偏振光的消光比。本发明系统光路完全由静态的光学元件构成，对光路的精度要求低，同时可实现偏振光消光比的实时测量。
【IPC分类】G01M11/02
【公开号】CN104897368
【申请号】CN201510224794
【发明人】肖悦娱
【申请人】上海大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月5日