[发明专利]保偏光纤消光比实时测试装置

说明书

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。

技术领域

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

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。

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究已比较成熟。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OZ公司，美国的Santec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

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。

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，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纬度圆上。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。

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。

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。

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。

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。