[发明专利]一种多模光纤带宽测量装置及方法

权利要求书

1.一种多模光纤宽带测量装置，其特征在于，包括：合成扫源、光发射机、光注入系统、被测多模光纤、环形通量测试系统、光接收机、频谱分析仪、频率计、计算机；

合成扫源发射出设定频率范围的正弦波信号，扫频信号调制光发射机，调制光经过光注入系统后，入射到被测多模光纤，经光纤传输后，由环形通量测试系统监测并调整光注入系统，再由光接收机解调出调制电信号，该电信号由频谱分析仪测量，以dB值记录输出光频域函数P₂(ω)，并存储在频谱分析仪存储器B里；然后剪断光纤，在剪断处测量输入光频域函数P₁(ω)，并存储在频谱分析仪存储器A里；存储器A、B的dB值相减得到光纤基带以dB表示的幅频特性曲线，该曲线数据代入数学模型，并用最小二乘法计算出-3dB点对应的频率值，该频率值乘以被测多模光纤的长度就是被测多模光纤的带宽值。

2.如权利要求1所述的多模光纤宽带测量装置，其特征在于，被测多模光纤的长度由多模光时域反射计测量出。

3.如权利要求1所述的多模光纤宽带测量装置，其特征在于，所述频率计用于校准频谱分析仪的时钟信号。

4.如权利要求1所述的多模光纤宽带测量装置，其特征在于，所述光注入系统包括扰模器、滤模器和包层模剥除器，其中扰模器采用强烈几何扰动方法，加速各模式迅速达到稳态分布，滤模器和包层模剥除器用于滤除高阶模和包层中的光模式。

5.如权利要求1所述的多模光纤宽带测量装置，其特征在于，所述环形通量测试系统用于评价光注入态是否符合满注入条件。

6.基于权利要求1至5任一项所述装置的多模光纤宽带测量方法，其特征在于，以高斯函数为基础建立数学模型，绘制幅频特性曲线，并对曲线进行高斯函数拟合，消除被测多模光纤基带响应曲线不规则对带宽测量结果带来的影响，曲线上-3dB点对应的频率即为被测多模光纤的带宽；将多模光纤带宽测量曲线数据带入高斯模型，从而得到带宽测量值。

7.如权利要求6所述的多模光纤宽带测量方法，其特征在于，多模光纤的带宽由高斯线型的最小二乘式确定，建立一个以高斯线型为基础的数学模型，在该数学模型中有两个参数：带宽和峰值功率，由高斯数学公式(1)式可知，这两个参数用于产生相对于频率f的高斯功率谱分布：

式中：bandwidth——多模光纤的带宽；

pkamp(0Hz)——频率为零赫兹时，高斯线型上的峰值功率；

采用最小二乘法，由多模光纤带宽测量曲线上的各个数据点反求出(1)式中的bandwidth和pkamp(0Hz)两个变量，从而得到带宽值：

式中：N——采样点数；

x_i——每个采用点对应的频率值；

y_i——每个采用点对应的幅度值。

8.如权利要求7所述的多模光纤宽带测量方法，其特征在于，采用宽带光接收机对其频响校准数据进行曲线拟合，得到所需频率点的响应度，消除光接收机频响对带宽测量结果的影响。

9.如权利要求7所述的多模光纤宽带测量方法，其特征在于，采用频谱分析仪用于测量、分析频域信号。

10.如权利要求7所述的多模光纤宽带测量方法，其特征在于，在多模光纤带宽参数测量之前，对频谱分析仪进行功率校准和频率校准。