[发明专利]归一化斯托克斯矢量的校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及矢量校准技术领域，具体涉及一种归一化斯托克斯矢量的校准装置及方法。

背景技术

随着光通信速度的不断提高，由偏振模色散为主导的偏振误差问题越来越不容忽视。目前，偏振模色散已成为评价光纤器件及系统网络整体性能的重要参数。由于斯托克斯矢量法是国际电信联盟推荐的偏振模色散测试基准方法，能够对斯托克斯矢量进行测试的偏振分析仪在光通信领域得到了广泛应用，光通信网运营方和设备生产商对偏振分析仪的斯托克斯矢量测试指标验证也变得格外关注。

斯托克斯矢量是表征光波偏振特性的重要参数，为了方便利用邦加球直接观察光波偏振态的变化走势，通常将斯托克斯矢量分解为光功率、偏振度和归一化斯托克斯矢量，工程应用中的偏振分析仪基本都采用这种表示方式。归一化斯托克斯矢量通常用(S₁S₂S₃)表示，其中S₁²+S₂²+S₃²＝1，S₁、S₂、S₃分别对应邦加球坐标系的X轴、Y轴、Z轴，所有归一化斯托克斯矢量形成的单位长为1的球面就是邦加球，任意归一化斯托克斯矢量都对应邦加球上的一点。

目前对斯托克斯矢量展开的校准研究主要包括两种：一是对斯托克斯矢量整体进行校准，但目前的方法基本都是自校的方式，主要是通过一定的方法对仪器内部光学部件的偏振参数进行修正，这些方法的不足之处是无法对偏振分析仪的斯托克斯矢量测试误差进行全面的定量分析；二是对斯托克斯矢量分光功率、偏振度和归一化斯托克斯矢量进行校准，光功率、偏振度已经有明确的校准方法，对于归一化斯托克斯矢量，早期国际上有人提出组合起偏器加四分之一波片进行校准，但这种方法的缺点是对四分之一波片的延迟量需要精确标定，同时对光路准直要求极高，另外这种基于空间光的校准方法对光纤接口型的偏振分析仪校准存在一定的技术局限性，而通信波段应用的偏振分析仪大多都采用光纤接口型。近几年，很少能看到关于光纤接口型偏振分析仪的归一化斯托克斯矢量测试误差校准研究的报道。

上述用于斯托克斯矢量校准的方法均难以对光纤接口型的偏振分析仪进行全面、精准的定量分析，因此急需开发一种专门针对光纤接口型偏振分析仪的归一化斯托克斯参数测试误差进行校准，可以在单个波长点处对多种偏振光偏振态对应的测试误差进行定量分析，从而有效地解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种归一化斯托克斯矢量的校准装置及方法。

本发明提出了一种归一化斯托克斯矢量的校准装置：包括依次设置的窄线宽激光器、第一光纤连接器、第一准直器系统、起偏器系统、第二准直器系统、第二光纤连接器；其中窄线宽激光器输出的激光依次通过第一光纤连接器、第一准直器系统，变为空间光后通过起偏器系统，然后通过第二准直器系统经过耦合后进入第二光纤连接器的接收端，第二光纤连接器的输出端连接有待校准的偏振分析仪。

上述技术方案中：所述窄线宽激光器为可调谐激光器或DFB激光器，应根据校准波长点需要，选择不同的可调谐激光器或DFB激光器。

上述技术方案中：所述准直器系统包括准直器和多维调节架，其中准直器能够进行水平、垂直和俯仰调节。

上述技术方案中：所述光纤连接器和准直器系统可以用带尾纤的准直器系统代替。

上述技术方案中：所述起偏器系统包括起偏器和旋转位移器，起偏器消光比在40dB以上。

上述技术方案中：所述旋转位移器带有反馈方式，能精确标定转动的角度。

上述技术方案中：所述起偏器与旋转位移器应良好配合，起偏器随旋转位移器转动的角度而产生等量的角度变化。

本发明还提出了一种利用上述归一化斯托克斯参数的校准装置进行校准的方法，包括以下步骤：

步骤一、将第二光纤连接器输出端连接待校准偏振分析仪分析测试接口，打开光源，使待校准偏振分析仪进入工作模式；

步骤二、控制起偏器系统使旋转位移器在同方向转动n次，在与初始位置的角度差逐渐增大至180°时停止，每次转动的角度尽量相等；

步骤三、在第i次转动完成后，i＝1...n，旋转位移器与初始位置的角度差为δ_i，记录此时的归化斯托克斯矢量测试结果(S_1iS_2iS_3i)；