CN101769819B - 光纤色散测量仪 - Google Patents
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Abstract
一种光纤色散测量仪，该仪器包括：宽带光源输入端口，设置于宽带光源输入端口输出端的光纤耦合器；设置于光纤耦合器输出端经光纤连接的准直器；设置于准直器出口端沿光路依次设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第十反射镜、第五反射镜、第六反射镜；设置于光纤耦合器输出端经光纤顺次连接的光纤适配器、光纤适配器、显微物镜以及第十二反射镜；设置于第三反射镜与第四反射镜的下端的电动平移台，以及电动平移台控制端口；该仪器还包括设置于光纤耦合器发生干涉后的输出端经光纤连接的干涉光输出端口；本发明解决了现有技术中的测量精度低、测量成本高的技术问题。具有结构简单、价格低廉、检测效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光纤测量领域，具体涉及一种光纤色散测量仪。
背景技术
由于光纤色散是描述光纤材料特性的一个十分重要的物理量，尤其是超短脉冲激光在光纤中的产生、放大以及传输的特性，光波在光纤通讯器件中信息传递的品质等，都在很大程度上受光纤色散量的影响和制约，所以对光纤色散的准确测量是对光纤激光器件及通信器件设计的重要依据。目前各工业实验室和研究机构使用的光纤色散测量方法主要有时延法、相移法、模场直径法和干涉法。时延法的使用需要待测光纤长度很长，一般须超过0.5km，且测量精度低，时间分辨率仅50ps；相移法需要高信噪比、高调节精度的可调谐光源，造成测量成本太高；模场直径法需要单独测量出光纤的材料色散值才能间接得出其总色散量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤色散测量仪，其解决了背景技术中的测量精度低、测量成本高的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种光纤色散测量仪，该仪器包括：宽带光源输入端口1，设置于宽带光源输入端口1输出端的光纤耦合器2；设置于光纤耦合器2输出端经光纤201连接的准直器3；设置于准直器3出口端沿光路依次设置的第一反射镜401、第二反射镜402、第三反射镜403、第四反射镜404、第十反射镜410、第五反射镜405、第六反射镜406；设置于第三反射镜403与第四反射镜404的下端的电动平移台5以电动平移台控制端口501；该仪器还包括设置于光纤耦合器2发生干涉后的输出端经光纤连接的干涉光输出端口9；以及显微物镜6、第十二反射镜412；其特征在于：所述第六反射镜406的反射光路上依次还设置有第十一反射镜411、第七反射镜407、第八反射镜408、第九反射镜409；所述光纤耦合器2的输出端设置有第一光纤适配器701，所述光纤耦合器2输出端与光纤适配器701之间还设置有偏振控制器8，所述第十二反射镜412的输出端设置有光纤适配器702。
上述第六反射镜406的沿反射光路依次还设置有第十一反射镜411、第七反射镜407、第八反射镜408、第九反射镜409；
上述光纤耦合器2输出端与光纤适配器701之间还设置有偏振控制器8。
上述第三反射镜403、第四反射镜404、第十反射镜410以及第十一反射镜411为移动式反射镜。
上述宽带光源输入端口1为标准的FC/PC可插拔式光纤接口。
本发明的优点在于：
采用光纤色散测量仪以及干涉法测量色散的时间分辨率高达0.1ps，光路为全光纤结构，只需要短光纤即可满足测量要求；其测量方法简单、快捷、廉价、检测效率也比较高；光纤色散测量仪器的结构也比较简单。
附图说明：
图1为本发明色散测量装置的结构示意图。
附图标记：
1-宽带光源；2-光纤耦合器；3-光纤准直器；4-反射装置，401-第一反射镜，402-第二反射镜，403-第三反射镜，404-第四反射镜，405-第五反射镜，406-第六反射镜，407-第七反射镜，408-第八反射镜，409-第九反射镜，410-第十反射镜，411-第十一反射镜，412-第十二反射镜；5-平移台；6-显微物镜；7-光纤调整架；8-偏振控制器；9-干涉光输出端口；10-待测光纤。
具体实施方式：
参见图1
一种光纤色散测量仪，该仪器包括：宽带光源输入端口1，宽带光源输入端口1为标准的FC/PC可插拔式光纤接口。设置于宽带光源输入端口1输出端的光纤耦合器2；设置于光纤耦合器2输出端经光纤201连接的准直器3；设置于准直器3出口端沿光路依次设置的第一反射镜401、第二反射镜402、第三反射镜403、第四反射镜404、第十反射镜410、第五反射镜405、第六反射镜406；第六反射镜406的沿反射光路依次次还设置有第十一反射镜411、第七反射镜407、第八反射镜408、第九反射镜409；设置于光纤耦合器2输出端经光纤顺次连接的光纤适配器701、光纤适配器702、显微物镜6以及第十二反射镜412，光纤耦合器2输出端与光纤适配器701之间还设置有偏振控制器8；设置于第三反射镜403与第四反射镜404的下端的电动平移台5以及电动平移台控制端口501；第三反射镜403、第四反射镜404、第十反射镜410以及第十一反射镜411为移动式反射镜；该仪器还包括设置于光纤耦合器2发生干涉后的输出端经光纤连接的干涉光输出端口9。
工作原理如下：
(i)、通过宽带光源的输入端口1输入光源，将输出的宽带光源由经光纤101接入光纤耦合器2中。
(ii)、光源分束：光纤耦合器2对宽带光源的输出光进行分束，形成空间光路201与光路202；光路201是空间传播光，它的光场在空气中传播，没有色散导致的时间延迟。空间参考光在传播路径上经过第一反射镜401和第二反射镜402反射折叠，入射到安置于电动平移台5上的第三反射镜403，并由第四反射镜404、第十反射镜410、第五反射镜405、第六反射镜406、第十一反射镜411、第七反射镜407以及第八反射镜408依次反射直至第九反射镜409，第九反射镜409将光束垂直反射回。第十反射镜410与第十一反射镜411是可移动的反射镜，可以随时切入光路将光束原路反射回，此用以改变空间光光程。电动平移台5上的第三反射镜403和第四反射镜404可随着平移台移动以改变空间光光程，但其反射的光束始终在同一光路上。测量光路202为待测光纤10准直输出的光束经第十二反射镜412原路反射回光纤。待测光纤10是通过FC/PC光纤适配器接入测量光路，该适配器可以接入不同类型的裸纤适配器，从而可以测量各种类型的光纤，如普通单模光纤、掺稀土离子光纤、光子晶体光纤等等均可夹持在相应的裸纤适配器上再接入测量光路。测量的波段可通过更换宽带光源来变换，使用镱离子A S E光源，可测量1030nm-1080nm光谱范围的色散值；使用铒离子A S E光源，也可测量1530nm-1580nm光谱范围的色散值。如需要测量其它波段的色散值，更换相应波段的宽带光源即可。测量开始时首先根据待测光纤长度估算其光程，根据估算值查看其属于哪个空间光程区间，再选择相应的反射镜构成空间光路。调节参考光路和测量光路的反射镜，使光束高效地反射回50:50光纤耦合器。把尾纤901接入光谱仪，从光谱仪观察干涉的光谱图样，调节偏振控制器，直至干涉条纹对比度最大。从与光谱仪连接的计算机读取光谱数据，用软件拟合光谱曲线，选择最佳拟合参数，得出光纤的色散值。
(iii)、输出光源：光纤耦合器2输出的光纤沿空间光路201由光纤准直器3输出作为参考光；沿光路202通过偏振控制器8进入待测光纤，待测光纤通过光纤适配器7沿光路进入显微物镜6进入反射镜412；
(iv)、光程切换：所述空间光路201通过可移动的宽带反射系统4进行空间光光程的切换，实现对不同长度区间光纤的测量。
(v)、光场返回：所述空间光路201与光路202沿原路返回，再次进入光纤耦合器2并发生干涉，这就相当于一个迈克尔孙干涉仪，干涉条纹以等光程处的波长为中心向两侧波段对称扩展，呈周期性强度起伏，干涉的光谱经由耦合器的输出端输入光谱仪进行检测。
(vi)、调节光程：调节空间参考光的光程，使之可以与经色散作用后的测量光的某波长实现等光程。
(vii)、确定色散值：当测量到以某波长为中心的干涉光谱图样，对光谱进行数值拟合，同色散方程对比，从而得出光纤的色散值。
Claims (4)
1.一种光纤色散测量仪，该仪器包括：宽带光源输入端口(1)，设置于宽带光源输入端口(1)输出端的光纤耦合器(2)；设置于光纤耦合器(2)输出端经光纤(201)连接的准直器(3)；设置于准直器(3)出口端沿光路依次设置的第一反射镜(401)、第二反射镜(402)、第三反射镜(403)、第四反射镜(404)、第十反射镜(410)、第五反射镜(405)、第六反射镜(406)；设置于第三反射镜(403)与第四反射镜(404)的下端的电动平移台(5)以及电动平移台控制端口(501)；该仪器还包括设置于光纤耦合器(2)发生干涉后的输出端经光纤连接的干涉光输出端口(9)；以及第十二反射镜(412)，设置于第十二反射镜(412)上端的显微物镜(6)；其特征在于：所述第六反射镜(406)的反射光路上依次还设置有第十一反射镜(411)、第七反射镜(407)、第八反射镜(408)、第九反射镜(409)；所述光纤耦合器(2)的输出端设置有第一光纤适配器(701)，所述光纤耦合器(2)输出端与第一光纤适配器(701)之间设置有偏振控制器(8)，所述显微物镜(6)的输出端设置有第二光纤适配器(702)。
2.根据权利要求1所述的光纤色散测量仪，其特征在于：所述第三反射镜(403)、第四反射镜(404)、第十反射镜(410)以及第十一反射镜(411)为移动式反射镜。
3.根据权利要求1或2所述的光纤色散测量仪，其特征在于：所述宽带光源输入端口(1)为FC/PC可插拔式光纤接口。
4.根据权利要求3所述的光纤色散测量仪，其特征在于：所述第一光纤适配器(701)与第二光纤适配器(702)为FC/PC可插拔式光纤接口。
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