[发明专利]一种用于光频域偏振串音测量的光源扫频非线性校正方法

说明书

本发明提供了一种用于光频域偏振串音测量的光源扫频非线性校正方法，属于光纤测试领域，其特征是，辅助干涉仪相位对时间微分后进行计算得到光源实际的扫频速率，再结合所需的采集时间间隔和辅助干涉仪的角频率计算得到相位网格划分间隔参数，使用该间隔参数对辅助干涉相位进行等间隔的划分得到问询相位网格，对辅助干涉相位进行插值重采样来提取问询相位网格对应的辅助采样时间网格，对辅助采样时间网格进行时延校正后得到问询采样时间网格，最后对主干涉条纹进行插值重采样来提取问询采样时间网格对应的校正主干涉条纹。本发明能够有效校正光频域偏振串音测量中由光源扫频非线性引入的相位误差。

技术领域

本发明具体涉及到一种用于光频域偏振串音测量的光源扫频非线性校正方法，属于光纤测试领域。

背景技术

保偏光纤作为一种特种光纤，它于1978年被贝尔实验室的Stolen等首次提出，它通过在光纤几何尺寸上的设计，产生了更强烈的双折射效应，从而解决了普通单模光纤中传输光的偏振态难以控制和保持的难题，由于其能够抑制干涉仪中发生的偏振衰落现象，其给光纤陀螺的性能提升带来了新的发展契机，随后基于保偏光纤的各种光纤偏振器件和组件被陆续的提出，而光纤偏振器件和组件的偏振串音是指两个正交偏振模式在微扰点发生的相互能量耦合现象，它是光纤偏振器件和组件的固有性能和环境影响的综合体现，通过对光纤偏振器件和组件的偏振串音进行测试能够有效的诊断和评估光纤偏振器件和组件的性能。

偏振串音测量经常使用的技术被称为光学相干域偏振串音测量技术(OCDP)，其空间分辨率，动态范围，测量长度分别能达到9cm，90dB以及12km，但是由于其使用扫描式白光干涉仪进行光程补偿来实现不用偏振模式间的干涉，所以使得光学相干域偏振测量技术的测量精度受限于测量速度，导致其测量速度很慢。所以就提出了光频域测量原理和白光干涉原理相结合的技术，光频域偏振串音测量技术(OFDP)，其使用可调谐激光器的线性扫频取代光学相干域偏振串音测量技术中的扫描式白光干涉仪来实现不同偏振耦合模式间的干涉，具体过程是经过可调谐激光器发出的光先通过待测器件随后通过带有一定臂长差的干涉仪之后被探测器所接收，由于干涉仪具有一定的臂长差所以上下两臂的频率不等，所以产生的为拍频信号，此时信号的频率就对应于待测器件上偏振串音的位置，再通过傅里叶变换，将拍频信号变换到频域，就可以根据拍频的大小和幅度，确定偏振串音的位置和大小。

而使用光频域偏振串音测量技术，偏振串音的测量速度和精度就只与激光器的线性扫频相关，而在光频域偏振串音测量技术中，可调谐激光器经常存在扫频非线性现象，具体的表现为激光器在扫频过程中频率不再随时间线性变化，这造成在进行傅里叶变换将时域拍频信号转换为频域后，拍频信号的实际频率在其真实频率附近波动，造成频域上的峰值在不同程度上的展宽，造成系统的测量分辨率以及动态范围的恶化，从而对系统的测量精度造成很大的影响。

针对校正可调谐激光器扫频非线性的研究，在2005年LUNA公司的Brain J.Soller等提出了使用辅助干涉仪产生辅助干涉信号作为采集卡的外部时钟，从而实现对主干涉信号的等间隔采样，校正主干涉信号的扫频非线性(Brain J.Soller，et al，OPTICS EXPRESSVol.12，No.2)，但是硬件重采样方法的最大测量长度仅为辅助干涉仪的长度的一半，在进行长距离测试的时候受到了极大的限制。

软件方法的光路结构与硬件的完全相同，唯一不同的地方在于首先对信号进行采集，再利用算法对数据进行处理从而校正激光器的激光器的非线性的扫频。

在2011年天津大学的刘铁根等提出了使用非均匀快速傅里叶变换技术(一种抑制光频域反射仪的激光器非线性扫描装置和方法201110226965.9)对主干涉仪的拍频信息进行处理，从而极大的抑制了光源的扫频非线性，并且降低了传统硬件重采样的复杂程度，但是使用该方法在校正长度较长的情况下会急剧恶化。

在2013年天津大学的丁振扬等人提出使用去斜滤波器的方法去校正激光器的扫频非线性(Z.Ding，et al.OPTICS EXPRESS Vol.21，No.3)，但是需要对非线性相位有准确的估计。