[发明专利]一种基于双耦合器环行光路结构的微量光纤色散测量装置

说明书

本发明公开一种基于双耦合器环行光路结构的微量光纤色散测量装置，可用于色散系数小或长度短的光纤及器件的高精度色散测量，属于光纤测量技术领域。装置包括宽谱光源、干涉仪、双耦合器环路结构、探测模块和色散计算模块，其特征是：宽谱光源为干涉仪提供光源，双耦合器环路结构接入干涉仪的测量臂，通过调整参考臂的光程，可以获得带有色散信息的干涉信号，最后利用色散计算模块提取干涉信号中的色散信息。双耦合器环路结构一方面额外提供一个可以调节的功率耦合比例参数，另一方面在相同系统动态范围的情况下，该结构能够支持光波列更多的环行次数，进而提高色散测量精度。本发明解决了现有技术难以高精度测量光纤及其器件微量色散的问题。

技术领域

本发明属于光纤测量技术领域，具体涉及到一种基于环行光路结构的光纤器件微量色度色散测量装置。

背景技术

光纤通信以其传输容量大、抗干扰能力强的特点，已成为通信系统中的重要部分。随着社会的发展，各种信息量越来越大，这就要求更高速的通信系统，而在高速光纤通信系统中，色散的存在会造成码间串扰，因此需要对光纤通信系统进行色散补偿。进行色散补偿，须先知道光纤通信系统的色散值，因此，色散测量成为必不可少的环节。常用的色散测量方法有时延法、相移法和干涉法等。

对于时延法，基本原理是将不同波长的光脉冲分别注入到待测光纤及器件中，由于色散的存在，使得不同波长的光脉冲到达另一端的时间不同，通过测量不同波长光脉冲的到达时间差可以计算出色散值。例如美国专利(20040169848)，又比如文献“Comparisonof single-mode fiber dispersion measurement techniques”(Lightwave Technol，vol.3，no.5，pp.958-966，1985)中提到时延法对色度色散的测量精度在1ps/nm左右，测量精度很低，原因在于难以准确地获得时延值。时延法测量色散要求待测光纤长度在km级别以累积足够的色散量，才能相对比较精确地分辨出不同脉冲间的到达时间差，因此不能用于测量短光纤的色散。

相移法是先对光进行正弦强度调制，再将此调制光信号注入到待测光纤及器件中，由于色散效应，出来的光信号会有延迟，不同频率成分的光调制信号具有不同的延迟，因此可以从不同频率光信号间的延迟量计算出色散值。相移法已经有相当充分的研究，例如，美国Francois Babin等人提出一种测量强度调制光信号相位差的装置及方法(US6429929)，又比如BRUNO COSTA等人在文献“Phase Shift Technique for theMeasurement of Chromatic Dispersion in Optical Fibers Using LED′s”(IEEETransactions on Microwave Theory and Techniques，vol.30，no.10，pp.1497-1503，1982)中使用基于LED光源的相移法测量了光纤的色度色散，精度为1ps/nm。纵观各种相移法和改良的相移法，可知相移法的最小测量长度在几十米，仍然无法准确测量短光纤(小于1m)的色散。