[发明专利]一种新型多模光纤带宽测量装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种新型多模光纤带宽测量装置中的激光器输出光经耦合后进入模场直径为5μm的单模光纤探针，通过光纤探针不断向被测多模光纤发射光脉冲，与此同时单模光纤探针在精密位移台控制下沿被测多模光纤径向移动，从光纤轴心向边缘移动，每次移动大约1μm，在不同的偏移位置处输入光脉冲，激励起不同的光纤模式群，由光电探测器记录对应位置处的光脉冲波形，并叠加在同一个时域图上，通过测量多模光纤的微分模时延来计算得到多模光纤的带宽。

技术领域

本发明属于光纤带宽测量技术领域，涉及一种新型多模光纤带宽测量装置。

背景技术

光纤的带宽定义为当具有一定调制频率的光脉冲的光损耗比调制频率为零时的光脉冲的损耗增大3dB，即光功率降低一半时，这个调制频率即为带宽。它是由频率和长度的乘积来表示，表示光纤传输信息的能力。光纤的带宽是影响光纤通信传输容量和传输距离的一个重要因素，在数字信号通信传输中，色散会引起脉冲严重展宽，在接收端就可能会因为脉冲展宽而出现相邻脉冲的重叠，从而引起误码，尤其是当前大容量、高速的光纤通信网络中，光纤的带宽会严重影响大带宽、高速的通信信号传输，因此光纤带宽的准确测量对光纤通信信号的准确传输具有非常重要的意义，这也是各大光纤生产厂商对于多模光纤带宽测量非常重视的原因。

数据中心虚拟化、云计算和高速端口等应用正在将数据中心的网络速度推向100Gbit/s，最终将达到400Gbit/s。而现有的OM2和OM3类型的多模光纤已经无法满足现有光纤通信的要求，各大光纤生产厂家都在研发和生产OM4和OM5新型大带宽的多模光纤，因此研制大带宽的新型多模光纤带宽测量仪是必不可少的仪器。因此研制新型多模光纤带宽测量装置或者仪器对我国高速光纤通信具有重要意义。

而目前多模光纤的带宽测试主要包括满注入带宽、限模注入带宽以及有效模式带宽这三种方法。其中满注入带宽的测量方法主要针对小于500MHz·km的测量情况，限模注入带宽的测量方法主要针对小于850MHz·km的测量情况，有效模式带宽主要针对测试带宽大于850MHz·km的测量情况。而以上测试方法又可以分别从时域法和频域法角度对带宽进行测量。

目前有些单位和研究人员已经开展相关技术研究，早在2008年发布的国家标准GB/T15972.41-2008《光纤试验方法规范第41部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程序——带宽》就简单的介绍了多模光纤带宽参数的测量方法，但是该标准仅列出了多模光纤带宽参数的简单测量步骤，并没有给出测量的细节、具体要求以及多模光纤带宽的拟合算法。

与本发明最相近的现有技术“一种基于满注入条件频域法的光纤带宽测量方法”，该方法提出使用环形通量测试系统评估光注入态是否满足满注入条件，通过测量接入被测多模光纤后的光频域函数和去掉被测多模光纤后的光频域函数，通过频谱分析仪对这两个光频域函数进行分析得到被测多模光纤的带宽值。该方法只能测量测量传统的OM2和OM3等多模光纤的带宽，带宽测量范围一般小于1GHz·km，无法满足OM4和OM5等新型多模光纤大带宽的测量要求，尤其是带宽测量值达到3GHz·km以上的大带宽的多模光纤带宽测试要求。另外，“一种基于满注入条件频域法的光纤带宽测量方法”，该方法的基于满注入条件频域法的光纤带宽测量方法中的环形通量测试系统作为判断光注入态是否符合满注入条件的系统，装置较为复杂，不容易实现，同时该发明是通过测量多模光纤的模式基带响应来确定多模光纤的带宽，因此没有考虑光源引起的色度色散引起的带宽变化。

发明内容

本发明提供一种新型多模光纤带宽测量装置及方法，通过基于有效模式带宽的测量方法实现多模光纤的带宽测量。该方法是通过精密位移平台控制单模光纤探针在被测多模光纤径向方向移动，从光纤轴心向边缘移动，从而保证在不同偏移位置处输入光脉冲，从而激励起不同的光纤模式群，最终通过高灵敏度的光电探测器和高性能示波器得到不同位置处的光脉冲波形，再利用多模光纤的微分模时延来计算多模光纤带宽。该发明可以实现3GHz·km以上的大带宽的多模光纤带宽测试，从而解决大带宽的新型多模光纤的带宽测量问题。