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_2

文档序号:9324854阅读:来源:国知局
构的光学干涉仪530构成,由I X 2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親合器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親合器534的第2输入端bs2共同组成长 度可变光程扫描臂。
[0020] 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I X 2偏振分束器 631相连,将来自于待测光纤器件423的传输光和親合光传输至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;I X 2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。
[0021] 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。
[0022] 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、 I X 2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。
[0023] 所述轮盘可调光衰减器532,由光纤输入端口 Π 、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。
[0024] 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。
[0025] -种光学偏振器件分布式偏振串扰测量噪声抑制方法,包括:
[0026] 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;
[0027] 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;
[0028] 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N1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N1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I。;
[0029] 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SNR1,要求SNR1大于SNR。,不断增加可调光衰减器440的衰减 倍数,使SNR# 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 SNR1;
[0030] 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 SNR3;g SNR 3大于SNR 2,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5冊3与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;
[0031] 6对比SNR3和SNR i的大小,若SNR 3大于SNR p则重复5继续增加宽谱光源411的 光强;若SNR3小于SNR p则重复5减小宽谱光源411的光强,直至直到SNR# SNR i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;
[0032] 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。
[0033] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0034] (1)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。
[0035] (2)采用调节与测试同步的方法,使用衰减因子可调的光衰减器件,在调节的同时 检测偏振串扰测试系统的信噪比,使测试系统的信噪比达到最优状态。
[0036] (3)为了抑制噪声提高信噪比的目的,只需在传统的光学器件偏振串扰测量测量 光路的基础上,采用偏振分束器替换耦合器,并增加光学衰减器和光开关,具有光路结构简 单,调价方法简便等优点。
[0037] (4)除宽谱光源与光程相关器中偏振分束器的输入尾纤之间连接需要使用保偏光 纤外,在光程相关器中所有的光纤与器件均工作在普通单模状态,降低对光学器件和连接 光纤的要求,利于测量系统的高效搭建。
【附图说明】
[0038] 图1是光学器件的分布式偏振串扰测量的光学原理示意图;
[0039] 图2是偏振串扰形成的干涉信号幅度与传输光衰减倍数的对应关系示意图;
[0040] 图3是传输光衰减倍数与系统噪声及信噪比的对应关系曲线;
[0041] 图4是光学偏振器件分布式串扰测量噪声抑制装置的结构示意图;
[0042] 图5a是光学偏振器件分布式串扰测量噪声抑制装置中光程相关器传输光在固定 长度参考臂中传输,光开关和可调衰减器对传输光进行截断和衰减示意图;
[0043] 图5b是光学偏振器件分布式串扰测量噪声抑制装置中光程相关器传输光在长度 可变扫描臂中传输,光开关和可调衰减器对传输光进行截断和衰减示意图;
[0044] 图6是Mach-Zehnder式光程相关器的原理示意图;
[0045] 图7是Michelson式光程相关器的原理示意图;
[0046] 图8是使用Mach-Zehnder式光程相关器的光学器件偏振串扰测试装置的原理示 意图;
[0047] 图9是使用Michelson式光程相关器的光学器件偏振串扰测试装置的原理示意 图;
[0048] 图IOa是使用光程相关器的光学器件偏振串扰测试装置的调试上半部分流程图;
[0049] 图IOb是使用光程相关器的光学器件偏振串扰测试装置的调试下半部分流程图。
【具体实施方式】
[0050] 为清楚地说明本发明提高光学器件分布式偏振串扰测量性能的方法与装置,结合 实施例和附图对本发明作进一步说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
[0051] 本发明提供了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方法,向 待测光学器件的快轴(或慢轴)中注入线偏振的传输光,在缺陷点处,传输光将在慢轴(或 快轴)中产生微弱的耦合光;偏振分束器将传输光和耦合光相分离,并使其二者分别传输 在光程相关器的两个相干臂中;通过对传输光能量的衰减,降低信号探测噪声,合理选择衰 减倍数,并控制热噪声的幅度,可以使散粒噪声成为测量的主要限制因素,从而大大地提高 测量光路的噪声抑制能力。本发明具有噪声抑制效果明显、测量光路结构简单、调节方法简 便等优点,广泛用于保偏光纤、集成波导调制器(Y波导)等光学器件偏振性能的高精度测 量与分析。
[0052] -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、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,(1) 宽谱光源通过起偏器、第1旋转连接器与待测光纤器件通过保偏光纤连接,第1旋转连接器 使起偏器的输出尾纤与待测光纤器件的输入尾纤偏振特征轴完成0°~0° (0°~90° ) 对准,将起偏器输出的线偏光在待测光纤器件的快轴(慢轴)上传输成为传输光,经过待测 光纤器件时,传输光会向慢轴(快轴)部分耦合产生耦合光。待测光纤器件通过第2旋转 连接器与光程相关器连接,第2旋转连接器使待测光纤器件的输出尾纤与光程相关器输入 尾纤的偏振征轴实现0°~0° (0°~90°
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