一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法，利用干涉结构使通过待测光器件的输入光信号包含两个正交偏振态，通过对待测光器件沿着两个不同偏振方向的响应进行处理，得到待测光器件参数；所述输入光信号是利用光频梳调制器将微波扫频信号调制到单一波长的光载波上，得到的梳齿间隔固定的扫频光频梳信号；对于通过待测光器件的两个不同偏振方向的扫频光频梳信号，分别利用波分复用器并行提取出光频梳的每根梳齿，得到每个梳齿所对应频段的待测光器件参数，进而得到扫频光频梳所对应的整个频段内的待测光器件参数。本发明专利技术还公开了一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量装置。相比现有技术，本发明专利技术具有更高的测量速度和测量分辨率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光器件测量方法，尤其涉及一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法及装置，属于光器件测量、微波光子学

技术介绍
随着高速光通信的迅猛发展和不断完善，为了保证系统的整体性能，必然需要精确了解系统中光器件的特性。然而，要得到精确的光器件特性，必须辅以高精度的光器件测量方法和装置。具体来看，对于光器件测量方法或装置，一般有以下几个方面的要求，(I)测量能力。对于光器件而言，表征光器件性能的参数有很多，包括插入损耗、色散、偏振相关损耗、偏振模色散等。对于光器件测量方法及装置，首先要保证能够尽可能的满足以上所有参数的测量需求，尽可能从多维度表征器件的参数性能。(2)测量范围。光器件测量方法或装置必须有足够大的测量范围，这样才能用来测量宽带响应的器件。(3)测量精度。精度越高，意味着测量得到的结果与真实值更加接近，只有在高精度测量的基础上才能发挥器件最大的作用。(4)响应时间。响应时间指的是得到测量结果所花费的时间。对于测量仪器，我们普遍需要其在保证高精度的前提下所用的时间尽可能少，只有这样才能从根本上提高效率，提闻生广力。然而，针对以上的诸多要求，现有的光器件测量方法和装置仅能满足其中的一个或几个要求，不能满足以上所有的要求。例如调制相移法(参见[T.Niemi，M.Uusimaa, and H.Ludvigsen, “Limitations of phase-shift method in measuringdense group delay ripple of fiber Bragg gratings,，，IEEE Photon.Technol.Lett,vol.13，n0.12，1334-1336 (2001).])将微波信号经强度调制转换为光信号，经过待测器件后再转换回微波信号，并与原信号相比，通过比较两者之间的相位差，得到器件的传输函数。该方法能够保证较大的测量范围，但是测量精度受激光器线宽的限制，通常不高。而且，该方法需要对单个波长信号的所有偏振态情况进行数据采集和集中处理，这种串行的数据采集和数据处理模式限制了测量的响应时间。单边带调制法(参见[J.E.Rom0n，M.Y.Frankel, andR.D.Esman, Spectral characterization of fiber gratings with highresolution, Opt.Lett., vol.23, n0.12, pp.939-941，Jun.1998.])通过微波扫频的方式代替了传统的光波扫频，大大提高了系统的测量精度。但是由于微波扫频带宽的限制，该方法的测量范围很小，不能满足宽带器件的测试需求。而且该方法采用的同样是串行的数据采集和处理方式，在提高扫频次数的同时，测量所用的时间大大增加。还有一种方法称为偏振偏转干涉法(参见[G.D.Vanffiggeren, A.R.Motamedi, and D.M.Baney, 〃Single_scaninterferometric component analyzer, 〃IEEE Photon.Technol.Lett., vol.15, n0.2, pp.263-265, 2003]),该方法通过干涉结构保证输入待测光器件光信号包含两个正交偏振态,通过对光器件沿着两个不同偏振方向的响应进行处理，得到光器件全参数。但是，一方面采用的是光波扫频，精度不高，另一方面同 样是串行处理模式，测量时间很难提高。综上所述，一个满足全参数测量要求，测量精度很高、测量范围很宽并且测量响应时间相对较快的光器件测量方法和测量装置当前尚未有有效解决方案的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法及装置，能够在大测量范围内实现光器件的全参数测量，且具有更高的测量分辨率以及更短的测量响应时间。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题:—种基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法，利用干涉结构使通过待测光器件的输入光信号包含两个正交偏振态，通过对待测光器件沿着两个不同偏振方向的响应进行处理，得到待测光器件参数；所述输入光信号是利用光频梳调制器将微波扫频信号调制到单一波长的光载波上，得到的梳齿间隔固定的扫频光频梳信号；对于通过待测光器件的两个不同偏振方向的扫频光频梳信号，分别利用波分复用器并行提取出光频梳的每根梳齿，得到每个梳齿所对应频段的待测光器件参数，进而得到扫频光频梳所对应的整个频段内的待测光器件参数。一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量装置，包括沿光路走向依次连接的输入光信号生成单元、副干涉仪、主干涉仪、偏振分束器，以及主控单元、第一光电探测单元、第二光电探测单元、第三光电探测单元；所述副干涉仪的输出端通过第一光电探测单元与所述主控单元连接，所述偏振分束器的两个输出端分别通过第二光电探测单元、第三光电探测单元与所述主控单元连接；所述副干涉仪、主干涉仪均为双光束干涉仪，副干涉仪的其中一条光路中串联有第一偏振控制器，主干涉仪与副干涉仪之间串联有第二偏振控制器；所述输入光信号生成单元包括单一波长光源、微波扫频源、光频梳调制器，光频梳调制器的光输入端、微波输入端分别与单一波长光源的输出端、微波扫频源的输出端连接，光频梳调制器的输出端与所述副干涉仪的输入端连接，微波扫频源的控制端与所述主控单元连接；所述第二光电探测单元、第三光电探测单元分别包含一个波分复用器，两个波分复用器的输入端分别与所述偏振分束器的两个输出端连接，两个波分复用器的所有输出端各自通过一个光电探测器与所述主控单元连接。相比现有技术，本专利技术具有以下有益效果:1、极高的测量速度:本专利技术将测量范围划分成n个频段，并采用扫频光频梳同时测量n个频段内器件的响应，因此，相比于原来的单个光源的扫频操作，测量时间缩短为原来的1/n ；2、极高的测量分辨率:传统的偏振偏转干涉法扫频操作是由激光器来完成的，由于激光器的扫频间隔往往比较大(约为200MHz)，因此，无法实现高分辨率的光器件测量，而本专利技术所采用的光频梳受益于成熟的电频谱分析技术，其扫频间隔可低至几Hz，从而可实现超高分辨率的光器件测量。附图说明图1为本专利技术光器件测量装置的结构示意图；图2为本专利技术测量光纤布拉格光栅(FBG)传输函数的原理不意图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明:本专利技术的思路是在现有基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法的基础上，采用基于光频梳的并行处理方式和基于微波扫频的高精度扫频方式，同时精确测量光器件在光频梳梳齿所对应的各频段的传输传输函数，并通过数值处理得到宽带的传输函数，从而实现高精度、大范围、快速的光器件全参数测量。图1显示了本专利技术的光器件测量装置的基本结构，如图所示，该测量装置包括沿光路走向依次连接的输入光信号生成单元、副干涉仪、主干涉仪、偏振分束器，以及主控计算机、第一光电探测单元、第二光电探测单元、第三光电探测单元；所述副干涉仪的输出端通过第一光电探测单元(本实施例中为直接采用一个光电探测器)与所述主控计算机连接，所述偏振分束器的两个输出端分别通过第二光电探测单元、第三光电探测单元与所述主控计算机连接。所述副干涉仪、主干涉仪均为双光束干涉仪，如图所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法，利用干涉结构使通过待测光器件的输入光信号包含两个正交偏振态，通过对待测光器件沿着两个不同偏振方向的响应进行处理，得到待测光器件参数；其特征在于，所述输入光信号是利用光频梳调制器将微波扫频信号调制到单一波长的光载波上，得到的梳齿间隔固定的扫频光频梳信号；对于通过待测光器件的两个不同偏振方向的扫频光频梳信号，分别利用波分复用器并行提取出光频梳的每根梳齿，得到每个梳齿所对应频段的待测光器件参数，进而得到扫频光频梳所对应的整个频段内的待测光器件参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量方法，利用干涉结构使通过待测光器件的输入光信号包含两个正交偏振态，通过对待测光器件沿着两个不同偏振方向的响应进行处理，得到待测光器件参数；其特征在于，所述输入光信号是利用光频梳调制器将微波扫频信号调制到单一波长的光载波上，得到的梳齿间隔固定的扫频光频梳信号；对于通过待测光器件的两个不同偏振方向的扫频光频梳信号，分别利用波分复用器并行提取出光频梳的每根梳齿，得到每个梳齿所对应频段的待测光器件参数，进而得到扫频光频梳所对应的整个频段内的待测光器件参数。2.一种基于偏振偏转干涉法的光器件测量装置，包括沿光路走向依次连接的输入光信号生成单元、副干涉仪、主干涉仪、偏振分束器，以及主控单元、第一光电探测单元、第二光电探测单元、第三光电探测单元；所述副干涉仪的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘时龙，唐震宙，薛敏，郭荣辉，朱丹，赵永久，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32