【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于光开关、空分复用光纤及其复用器结合的大范围步进式可调延迟线。
技术介绍
1、在光通信、光学表征测试等领域，经常需要光纤延迟线实现光的时分复用、参考路匹配等功能。常见的可调延迟线大致可以分为温度调节型、自由空间空间光程调节型和单模光纤结合光开关型。温度调节型和自由空间光程调节型属于小范围连续可调，一般在5米以下量级，单模光纤结合光开关型可调节范围虽然可以达到上百米甚至公里量级，但是越大的调节范围就需要更长的单模光纤，不利于高度集成化和轻便化。
2、一些外差探测相关实验和应用中，由于激光器的线宽限制相干长度，需要信号路与参考路的长度在一定的长度范围(根据激光器线宽计算)内进行匹配，也就是说，需要梯度长度变化的延迟线。当信号路长度变化时，尤其表征测试类实验，参考路就需要匹配长度相当的单模光纤，不同规格的待测物，就需要寻找不同长度的单模光纤或者截断待测物来匹配，导致实验缺乏灵活性。
3、近些年，随着空分复用技术的提出，空分复用光纤的拉制技术也在不断进步，空分复用光纤包括多芯光纤和多模光纤。空分复用光纤可以通过一根光纤同时实现多个空间信道的传输，不同的信道进行级联可以实现单根光纤具备更长的传输距离。通过复用器控制各个信道之间的通断与连接，一根空分复用光纤即可实现多种长度变化。将其用于光纤延迟线的制作，可以以更少重量、更小的成本和时间代价实现目标。这也有利于集成和封装，有利于一体化样机的制作。
4、在外差探测结构中，为了使得参考路与信号路长度一致，前人做出以下研究。
5、
6、在基于相干性恢复的线性光采样法[2]的外差干涉测传输矩阵的实验中，采用两个被动锁模激光器(pml)提供短的脉冲序列来恢复得到待测物的复传输矩阵。但是此方案中，需要额外的激光器锁模，提高了成本；并且测量的带宽范围由3nm的滤波器控制，不能一次性地测量待测物在整个c波段或者l波段的传输矩阵；并且对adc的带宽要求高。
7、图1为波长扫描干涉法(swi)实验结构示意图。以波长扫描干涉法(swi)为例来说明延迟线的用途。swi用于光纤或传输系统表征。通过一次扫描即可得到宽带范围内多端口光学器件的传输矩阵。其可以用来测试多端口器件、多模器件与多芯器件等。基本原理是：可调谐激光器连续扫过测量范围，光进入干涉仪中，一臂是具备相匹配长度的参考光纤，另一臂是包含了被测物的信号臂——信号臂中，平衡探测器和数字分析仪接收并记录下相干条纹的数据，通过傅里叶变换即可提取时域冲激响应复传输矩阵。然而在此干涉系统中，根据奈奎斯特采样定理(即，其中δl为参考路与信号路长度差值，vc为光纤中光速，δf为扫频速度，sr为采样率)，受采样率与激光器扫频速度的限制，swi中参考路径的长度与被测物所在路径必须长度相似(以采样率25m/s扫频速度100nm/s实际中采样率应为最高频率的3到5倍为例，长度差不应超过100m)。
8、当待测物具有不同的长度时，需要调整参考路径单模光纤或者截取信号路待测光纤进行长度匹配。但是，目前空分复用光纤并未形成统一的标准，制作成本较高，面对这些昂贵的特种光纤，截取会造成比较大的代价并且不能得到光纤整体的特征。因此设计大范围长度可调节、便携的延迟线对swi性能的提升以及一体样机的制造有重要意义。
9、在可调节延迟线方面，目前有以下研究：
10、公告日为2022年11月25日，公告号为cn217902105u的专利文献中公开了一种大动态范围连续可调光纤延迟线，基于热敏电阻和单模光纤结合，通过加热改变光纤延迟变化量。对于swi的应用背景，以待测物是米到20公里范围为例，延迟线的变化范围应该是纳秒到十万纳秒。而该延迟线的延迟最大调节范围仅在十纳秒以下的量级，是远远不够的。
11、公告日为2015年7月29日，公告号为cn204515189u的专利文献中公开了一种电控光可调光纤延迟线，基于角锥棱镜和导轨及导轨上可调的滑块相结合，通过调节滑块的位置进而改变固定在滑块上光纤准直器的位置，实现光程的改变从而改变光纤延迟变化量，其延迟最大调节范围为0-0.6ns，属于小范围可变延迟线。
12、公布日为2022年2月1日，公布号为cn114002775a的专利文献中公开了一种1x2可调光纤延迟线，采用自由空间集成方式，通过半波片以及在法拉第旋光晶体上加载不同的磁场来实现不同偏振的延迟可调。对于swi的应用背景，空间型的可调延迟线调节范围显然是不够的。
13、公布日为2003年4月2日，公布号为ep1298465a1的专利文献中公开了一种基于反射光栅的可调延迟线，通过温度的改变改变光栅的位置进而改变光程，实现光纤按延迟变化量，这种空间性的可调延迟线的可调范围是较小的。
14、公告日为2022年12月6日，公告号为cn217981921u的专利文献中公开了一种大范围步进可调的光纤延迟线装置，基于光开关和单模光纤结合，通过十级光开关不同通道的开闭改变光纤延迟变化量，调节范围是0.2-204.6m。
15、上述披露的有关技术方案均不能达到待测物是米到公里量级范围内对延迟线可调范围的要求。
16、还有[3]通过选择多芯少模光纤(19芯6模)中相对低损耗的八个芯级联来构建90.4km的6mf传输线，虽然可以省去购买对应长度单模光纤，但不能灵活切换延迟线长度。
17、[参考文献]
18、[1]rommel,s.,et al.measurement of modal dispersion and group delay ina large core count few-mode multi-core fiber.2018:ieee.
19、[2]ito,f.,et al.measurement of spectral transfer matrix of few-modefibres by using coherent linear optical sampling.2018:ieee.
20、[3]y.wakayama,d.soma,s.beppu,s.sumita,k.igarashi,and t.tsuritani,"266.1-tbit/s transmission over 90.4-km 6-mode fiber with inline dual c+l-band6-mode edfa,"journal of lightwave technology 37,404-410(2019).
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术提供一种可以实现大范围可调节的光纤延迟线，包括光开关，空分复用光纤(多芯光纤、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于空分复用光纤级联的可调光纤延迟线，包括的光学器件有光开关和光纤；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的可调光纤延迟线，其特征在于，所述单模光纤数量为f，f≥0。
3.根据权利要求2所述的可调光纤延迟线，其特征在于，当所有光纤的长度均为LS时，
4.根据权利要求2所述的可调光纤延迟线，其特征在于，当所有光纤的长度包括两种长度LS和LM时，
5.根据权利要求2所述的可调光纤延迟线，其特征在于，当所有光纤的长度包括三种长度LS、LM和LB时，
【技术特征摘要】
1.一种基于空分复用光纤级联的可调光纤延迟线，包括的光学器件有光开关和光纤；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的可调光纤延迟线，其特征在于，所述单模光纤数量为f，f≥0。
3.根据权利要求2所述的可调光纤延迟线，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志群，王慧慧，赵炳毅，张林，黄战华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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