[發明專利]測量偏振依賴損失的裝置和方法

無效

• 申請號: 00806621.3
• 申請日: 2000-04-07
• 公開（公告）號: CN1348543A
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發明（設計）人: M·A·馬羅;W·E·施米特;M·A·薩馬;G·E·威廉斯
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 李湘

發明領域

本發明通常涉及測量光學器件的偏振依賴損失(PDL)，特別涉及基本消除與測量系統相伴隨的PDL噪聲從而能夠更精確地測量單元PDL的裝置和方法。

背景技術

在單模光纖中，光纖基本模式是滿足內芯一夾層界面的邊界條件的波方程之解。波方程有兩種對應基本模式的解，它們具有相同的傳播常數。這兩個解被稱為偏振模式。與基本模式相伴的電場假定為橫向場，其偏振分量沿互相正交的x和y方向線性偏振。隨著光線在光纖或單元內的傳播，光線能量在兩種偏振模式之間進行劃分。偏振狀態歸因于光線能量在偏振模式之間的分布。器件或單元可能呈現作為偏振模式函數的損失。兩種偏振模式之間的損失差異代表了器件的偏振依賴損失(PDL)。光學單元的PDL是一項經常用來表征納入光學光纖網絡內的光學器件的重要參數。當光學系統變得更為復雜時，由于PDL的累積性質，所以系統設計者需要單元和器件滿足更加嚴格的PDL偏差。PDL為0.01dB的器件對由許多器件組成并且空間跨度相當大的系統具有明顯的影響。為此，測量系統必須能夠精確測量這種器件的PDL。

在已經考慮的一種方法中，采用2×2的3dB耦合器進行反射式光學器件的PDL測量。在一端，第一端口連接至偏振控制器和激光源而第二端口連接至功率檢測器。在另一端，第三端口連接至被測試器件(DUT)而第四端口終止。激光源和偏振控制器向耦合器注入隨機偏振的光信號。光信號由第三端口出來并進入DUT，在那里它反射回第三端口。在傳播入耦合器之后，反射信號由第二端口出來并且進入檢測PDL的檢測器。該系統存在重大的缺陷。耦合器本身的PDL在0.05dB-0.1dB范圍內。由于耦合器的PDL大于現在光子系統內采用的許多器件的PDL，所以測量裝置無法測量隱藏在系統PDL噪聲中的測試器件真實的PDL。

在另一已經考慮的方法中，提供自動化系統測量工作在前向傳輸模式下的光學器件的PDL。激光源和偏振控制器被用來提供具有4個預先確定和唯一的偏振狀態的信號。基于微處理器的系統使致動器帶動偏振控制器循環遍歷4種偏振狀態，與此同時檢測器位于DUT輸出處以讀取每種狀態的強度。這些數值由處理器用來計算Meuller矩陣中每個元素的數值并且計算Stokes矢量來標識偏振輸入信號。這些數值隨后被用來計算DUT的PDL。測試組的殘余PDL小于0.001dB，可見得到了改進。如果系統功能性帶來的開支節省大于相伴的軟件、可靠性和維護成本(它們可能需要重視)，則自動化系統可能帶來好處。例如自動化系統屬軟件密集化系統并且經常出現的情況是軟件開發成本超過硬件成本。這是這種系統存在的缺點。對于如此高度自動化的精密系統，由于無法測量工作在背向反射模式下的器件，所以缺少多功能性。這導致作出令人煩惱的選擇：購買或者開發測量反射器件PDL的第二系統，或者為了容納反射器件而重新設計和改動系統。兩種解決方案都牽涉到支出增加。

因此需要一種可靠和相對便宜的精確測量光學器件PDL的裝置。與此同時，PDL測量裝置必須是多功能的，能夠測量反射器件和前向傳輸模式下工作的器件的PDL。

發明內容

本發明測量偏振依賴損失的裝置和方法的特征在于一前一后組合起來并且取向使得測量系統PDL噪聲降低至忽略不計水平的幾個光學耦合器。通過匹配耦合器的PDL并且矢量化減去偏振的相反相位，實際上消除了測量系統的PDL。由于提供的測量系統以較少花費的方法精確測量了光學單元的PDL，所以這個概念簡單性引人注目。它還是一個多功能系統。它測量工作于反射模式和前向傳輸模式的光學器件的PDL。

本發明的一個方面是利用隨機偏振光信號測量測試下光學器件的偏振依賴損失的裝置，該裝置產生導入被測試光學器件內的測試輸入信號。該裝置包括：連接至光源的第一無源光學元件，其中第一無源光學元件具有第一偏振損失損失；以及連接至第一無源光學元件并且具有基本上等于第一偏振依賴損失的第二偏振依賴損失的第二無源光學元件。第二無源光學元件相對第一無源光學元件放置為第二偏振依賴損失基本上抵消第一偏振依賴損失并且輸出偏振依賴損失等于第一最小值的測試輸入信號。