[发明专利]一种可抑制干涉噪声的光学相干偏振测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光纤测量装置，具体地说是一种具有光学干涉噪声抑制功能的光学相干偏振测量装置。

背景技术

光学相干域偏振测量技术（OCDP）是一种高精度分布式偏振耦合测量技术，它基于宽谱光干涉原理，通过扫描式光学干涉仪进行光程补偿，实现不同偏振模式间的干涉，可对偏振串扰的空间位置、偏振耦合信号强度进行高精度的测量与分析，进而获得光学偏振器件的消光比、拍长等重要参数。OCDP技术作为一种非常有前途的分布式光学偏振性能的检测方法，被广泛用于保偏光纤制造、保偏光纤精确对轴、器件消光比测试等领域。与其他如：偏振时域反射技术（POTDR）、光频域反射技术（OFDR）、光相干域反射技术（OCDR）等分布式检测方法与技术相比，OCDP技术具有结构简单、高空间分辨率（5～10cm）、大测量范围（测量长度几公里）、超高测量灵敏度（耦合能量-80～-100dB）、超大动态范围（10⁸～10¹⁰）等优点，非常有希望发展成为一种高精度、通用测试技术和系统。由于它最为直接和真实地描述了信号光在光纤光路中的传输行为，所以特别适合于对光纤器件、组件，以及光纤陀螺等高精度、超高精度干涉型光纤传感光路进行测试和评估。

20世纪90年代初，法国Herve Lefevre等人[Method for the detection of polarization couplings in a birefringent optical system and application of this method to the assembling of the components of an optical system,US Patent4893931]首次公开了基于白光干涉原理的OCDP系统，它采用超辐射发光二极管（SLD）作为光源和空间干涉光路作为光程相关测量结构。法国Photonetics公司根据此专利技术研制了WIN-P125和WIN-P400两种型号OCDP测试系统，主要用于较短（500m）和较长（1600m）保偏光纤的偏振特性分析。其主要性能为偏振串扰灵敏度为-70dB、动态范围为70dB，后经过改进，灵敏度和动态范围分别提升到-80dB和80dB。

2011年，天津大学张红霞等人公开了一种光学偏振器件偏振消光比的检测方法和检测装置（中国专利申请号：201110052231.3），同样采用空间干涉光路作为OCDP的核心装置，通过检测耦合点的耦合强度，推导出偏振消光比。该装置适用于保偏光纤、保偏光纤耦合器、偏振器等多种光学偏振器件的测量。与Herve Lefevre等人的方案相比，技术性能和指标相近。

同年，美国通用光电公司（General Photonics Corporation）的姚晓天等人公开了一种用于保偏光纤和光学双折射材料中分布式偏振串扰测量的全光纤测量系统（US20110277552，Measuring Distributed Polarization Crosstalk in Polarization Maintaining Fiber and Optical Birefringent Material），利用在光程相关器之前增加光程延迟器，抑制偏振串扰测量时杂散白光干涉信号的数量和幅度。该方法可以将全光纤测量系统的偏振串扰灵敏度提高到-95dB，但动态范围保持在75dB。

2012年，本发明的申请人提出了基于全光纤光路的偏振串音测试装置（中国专利申请号：CN201210379406.6）及其提高光学器件偏振串音测量性能的方法（中国专利申请号：CN201210379407.0），采用全光纤光路和抑制拍噪声的技术方案，极大地抑制噪声幅度，使偏振串音测量的灵敏度提高到-95dB以上，同时动态范围能够相应保持在95dB，而且减小了测试系统的体积，增加了测量稳定性。