[發明專利]啁啾光纖光柵群時延的測量方法

無效

• 申請號: 00127957.2
• 申請日: 2000-12-20
• 公開（公告）號: CN1299067A
• 公開（公告）日: 2001-06-13
• 發明（設計）人: 方祖捷;李琳;瞿榮輝;蔡海文
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B6/34
• 分類號: G02B6/34;G01M11/02
• 代理公司: 上海華東專利事務所
• 代理人: 李蘭英

本發明是關于光通信中用于光信道色散補償的啁啾光纖光柵的群時延的測量方法。

隨著密集波分復用(D-DWDM)光通信技術的發展，系統傳輸容量已達10¹²位/秒數量級，單波長光信號的傳輸速率達到10¹⁰位/秒以上，光脈沖寬度降到了皮秒量級。這樣的超短脈沖在光纖的色散、非線性等效應作用下容易發生脈沖展寬、畸變，使得光信號質量劣化，增加誤碼率。為了保證光纖傳輸網絡的傳輸質量必須進行色散補償等信號處理過程。啁啾光纖光柵就是對高速、大容量、長距離光纖通信網絡中傳輸的光信號進行色散補償的關鍵器件。

啁啾光纖光柵是一種光纖光柵周期或光纖光柵有效折射率沿光纖軸向呈線性或近似線性變化的光纖光柵。由于光纖光柵反射光波波長與光柵周期和光纖光柵有效折射率的乘積成正比，因而啁啾光纖光柵在沿光纖軸向的不同部位將有不同波長光波反射回來。利用啁啾光纖光柵這一特性制成的色散補償器件具有色散補償量大、濾波特性良好、與光纖天然兼容、無源、損耗低、非線性效應小等特點，是一種很有發展前景的光子通信器件。

衡量啁啾光纖光柵色散補償性能的一個重要依據是啁啾光纖光柵群時延譜。啁啾光纖光柵群時延譜并非理想線性曲線，而是一條圍繞著理想線性曲線存在上下起伏抖動小峰的近似線性曲線。這些抖動小峰造成啁啾光纖光柵在對系統光信號進行色散補償的同時又產生光信號畸變，造成誤碼、串碼。抖動小峰對通信系統的影響與抖動小峰的周期和幅度有關。因此精確測量啁啾光纖光柵群時延譜具有重要的意義。精確測量啁啾光纖光柵群時延譜需要時間高分辨率技術和波長高分辨技術。自從啁啾光纖光柵應用于高速傳輸系統中的色散補償以來，多種精確測量啁啾光纖光柵群時延譜的技術已經被采用，在先技術有：

1．調制相移法，這是最常見的測量方法[見文獻報道：OFC’2000TuG8-1,pp107-109；Optics?Letters,Vol.23,No.12,15th?June?1998,pp939-941；Electronics?Letters,Vol.33,NO.1,2nd?Jan?1997,pp74-75]。窄帶可調諧激光器作為波長掃描光源。光源經過射頻調制后入射到啁啾光纖光柵內，通過網絡分析儀測量射頻調制后經啁啾光纖光柵反射的輸出光信號和透過啁啾光纖光柵的輸出光信號的位相之差，從而測得啁啾光纖光柵的群時延譜。采用這一種方法，可以獲得較高的分辨率。但是窄帶可調光源和網絡分析儀相當昂貴。窄帶激光經過整個系統后，能量損失大，通常還要插入光放大單元，使得測量系統復雜。

2．低相干光干涉測量法[見文獻報道：Electronic?Letter,Vol.32,No.8,11thApril?1996,pp757-758；Electronics?Letter,Vol.31,No.15,20th?July1995,pp1280-1282]。這種方法利用邁克爾遜干涉原理：干涉臂接入啁啾光纖光柵，參考臂接入窄帶濾波器件。在窄帶濾波器的某一工作波長上，精細調整兩臂臂長，當兩臂的光程差小于低相干光源的相干長度時，能探測到邁克爾遜干涉儀輸出端口的干涉信號加強。改變窄帶濾波器的工作波長，重復上述過程，并記錄下參考臂和干涉臂的長度相對于給定初始長度的改變量，通過計算公式可獲得群時延差的數值。當窄帶濾波器的工作波長掃過啁啾光纖光柵的整個帶寬，就可作出啁啾光纖光柵群時延曲線。這種測量方法的精確度與濾波器帶寬有關，要求波長分辨率高，濾波器譜線寬度越窄越好；但另一方面濾波器譜線寬度窄，光源的相干長度變長，導致時間分辨率降低。

3．光纖光柵端面反射法[見文獻報道：Optics?Letters,Vol.24,No.15,August1，1999,pp1020-1022]。將被測啁啾光纖光柵與其尾纖的一個經處理的光纖端面構成一個法布里-柏羅腔。窄帶可調諧光源使不同波長的光通過這個法布里-柏羅腔，測量啁啾光纖光柵背反射光強，通過計算處理測量數據后獲得啁啾光纖光柵群時延值。這種方法的關鍵在于數據處理，數據處理時采用計算方法較為復雜，而且計算中窗函數的選擇直接影響處理后數據的準確度。

本發明的目的是為了克服上述在先技術的缺點，提出一種利用激光器主動鎖模效應測量啁啾光纖光柵群時延曲線的方法。本發明測量方法的測量精度和時間分辯率都將比上述在先技術有所提高，而且所使用的測量裝置簡單、測量操作方便。

本發明的測量方法是利用激光器主動鎖模效應的測量方法。具體測量步驟是：