[發明專利]一種保偏光纖雙折射色散測量方法

有效

• 申請號: 201410261385.7
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104006950A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張紅霞;曾崇翔;賈大功;劉鐵根;張以謨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J3/45;G06F19/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書

技術領域

本發明涉及白光頻域干涉法的保偏光纖雙折射色散的測量方法，尤其涉及一種基于三次相位函數的頻域干涉信號的數據處理方法，屬于光學測量技術領域。

背景技術

保偏光纖作為一種能夠保持傳輸光偏振態的特種光纖，通過在光纖內部引入固有內應力或改變光纖幾何形狀使光纖產生固有雙折射，從而消除微擾雙折射對傳輸光偏振態的影響來實現保偏傳輸。保偏光纖被廣泛應用于相干光光纖通信系統、光纖陀螺、光無源器件以及對偏振態敏感的光纖類傳感器，在這些應用中，保偏光纖的雙折射色散值的精確測量顯得尤為重要。

對保偏光纖雙折射色散的測量，可以采用三種基于白光時域干涉的測量方法。第一種，通過保偏光纖內部兩個偏振模之間的時域干涉，從時域干涉條紋中計算復相干度，從而獲得雙折射色散。第二種，利用兩個偏振模分別和空氣中的參考光束干涉，分別計算兩個偏振模的色散系數，相減后就可以得到雙折射色散。第三種，利用時域干涉條紋對比度和光程差的依賴關系，從中計算雙折射色散。

與傳統的時域干涉測量相比，頻域白光干涉法是通過光譜儀或CCD采集光譜信息，具有無需機械掃描裝置、系統噪聲小、測量時間短的優點，而且可以從測得的頻域干涉信號中獲得雙折射色散與頻率/波長有關的信息。這都是時域干涉法所不具備的。其中，基于邁克耳遜干涉儀的頻域白光干涉系統以其結構簡單，測量精度高而被廣泛應用。

目前，對于頻域干涉信號的數據處理主要采用基于傅里葉變換的相位提取算法。在頻域干涉信號的群延時域設置濾波器，將干涉交流項提取出來，從中計算相位值。然后對相位進行二階的微分運算就可以獲得保偏光纖的雙折射色散值。為了避免數值誤差，往往先對相位進行多項式擬合，然后計算微分。但是，該方法測得的雙折射色散對濾波器的參數選擇極為敏感。而且，不可能找到一種適應于所有保偏光纖的參數選擇方法。

發明內容

本發明的目的是為了避免頻域干涉信號數據處理算法中的參數選擇，提高處理結果對實驗條件的抗性，提出了一種基于白光頻域干涉和三次相位函數的保偏光纖雙折射色散測量方法，對于保偏光纖的實際運用提供色散補償的數值依據。

該方法適用于對保偏光纖雙折射色散值進行測量，不同于常用的傅里葉變換法，可以避免相位提取和微分計算過程，穩定性好，精度高。

三次相位函數是一種瞬時頻率變化速率的估值算法。該算法魯棒性好，對高斯型的噪聲具有極高的抗性，估值精度明顯高于其他同類瞬時頻率變化速率的估值算法，適用于處理頻域干涉信號。

本發明提供的保偏光纖雙折射色散測量方法的具體步驟如下：

第1、搭建頻域白光干涉測量系統，將SLD寬帶光源通過光纖起偏器連接至待測保偏光纖，保偏光纖的另一端通過一個補償干涉儀后，連接至光譜儀；

所述的SLD寬帶光源采用高斯型的譜型，設光譜的中心頻率為ω₀，譜型標準差為Δω，則光源功率譜I₀(ω)用高斯函數表示為

I0(ω)=exp[-(ω-ω0)22Δω2];]]>

所述的補償干涉儀可以采用邁克耳遜干涉儀，也可以采用其他標準干涉儀。

第2、用光譜儀采集頻域干涉信號，可表示為