[发明专利]一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用波长‑时间映射进行光纤色散测量的装置及方法，装置包括：飞秒脉冲激光器(1)、梳状光滤波器(3)、光电探测器(4)、光谱分析仪(5)、采样示波器(6)和耦合器(7)；飞秒脉冲激光器(1)第一端口(a)、梳状光滤波器(3)、耦合器(7)输入端(9)通过光纤顺次相连产生多个窄带峰组成的切片光谱；耦合器(7)的输出端(10)和光电探测器(4)的输入口通过待测光纤(8)相连引入色散；耦合器(7)另一个输出端(11)和光谱分析仪(5)通过光纤相连；光电探测器(4)输出口和采样示波器(6)输入口连接；飞秒脉冲激光器(1)第二端口(b)和采样示波器(6)外触发输入口通过同轴线相连。

技术领域

本发明属于光通信的技术领域，具体涉及一种利用波长-时间映射进行光纤色散测量的装置及方法。

背景技术

色散，是光通信系统中限制通信距离的一个重要原因。在光纤中，色散引起光谱成分中不同波长光具有不同群速度导致光脉冲展宽的现象，进而限制光通信系统中的信息速率，因此色散也是对光纤的一个传播参数与波长关系的描述，测量得出不同光纤的色散系数对光通信网络选取合适传输光纤具有重要意义。传统光纤色散测量技术主要分为三类：调制相移(MPS)技术、基于光学干涉的测量技术和飞行时间(TOF)技术。

文献(B.Costa,D.Mazzoni,M.Puleo,E.Vezzoni,“Phase shift technique forthe measurement of chromatic dispersion in optical fibers using LED’s”.IEEETransactions on Microwave Theory and Techniques,1982,Vol.18,No.1, pp.0-1515.)中提出了一种基于调制相移技术用以测量光纤色散系数的方法，在该技术中，将参考信号正弦强度调制在LED光信号上，接着使其通过待测光纤后由单色器滤出单一波长的调制光，输入单一波长调制光的探测器得到了相应的电信号，最终由矢量电压表测得电信号与参考信号的相位变化，得到一系列与光波长相关的相位变动数据。这种技术测得相位变化精度较高，但却需要较为昂贵的矢量网络分析仪用以测量，此外在电信号传输过程中的延迟会造成一定的误差。

文献(Q.Ye,C.Xu,X.Liu,W.H.Knox,M.F.Yan,R.S.Windeler,B. Eggleton,“Dispersion Measurement of Tapered Air-Silica Microstructure Fiber by White-Light Interferometry”.Applied Optics,2002,Vol.41,No.22, pp.4467-4470.)中提出了一种基于光学干涉的测量色散的技术，在该技术中，使用迈克尔逊干涉仪，使一束宽带光分束后分别进入待测光纤以及自由空间，接着由宽带镜将待测光纤以及自由空间中的光束反射并由耦合器输出进入光谱分析仪，测量得到光束在经历自由空间传播与待测光纤传播的干涉光谱，从而根据光谱分析仪显示的强度与波长对应关系得到光纤色散系数。这种测量方法结构较为简单，但是，无论是使用马赫曾德尔干涉仪或是迈克尔逊干涉仪，环境因素对参考臂或是待测臂都具有一定影响，因此这种方法可测量的光纤长度非常短。

文献(L G Cohen,C Lin,“Pulse delay measurements in the zero materialdispersion wavelength region for optical fibers”.Appl Opt,1977,Vol.16,No.12,pp:3136-3139.)飞行时间技术是使用不同中心波长的可调滤波器或单色器对宽带脉冲进行滤波，接着测量经过待测光纤的时域光脉冲时间延迟进而得出光纤色散级系数。因此相比于以上两种测量技术，通过测量不同波长光脉冲之间的时延量获得色散值的飞行时间技术，方法简单、装置成本低、测量长度长。但是这种技术是通过一个窄带透射峰滤出单个波长成分进行时间延迟测量，这也就意味着，待测光纤对不同波长成分的色散系数需要通过多次改变滤波器进行测量，这大大增加了测量装置随时间变化对测量结果精确性的影响，不利于测量结果缺少准确性。