[發明專利]一種Y波導雙通道光學性能測量裝置

有效

• 申請號: 201410535211.5
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104280217B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 楊軍;戴明哲;柴俊;李創;閆德凱;吳冰;彭峰;苑勇貴;苑立波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種Y波導雙通道光學性能測量裝置，包括高偏振寬譜光源(1)、待測Y波導(2)、光學干涉掃描解調裝置(3)、偏振串音檢測與記錄裝置(4)，其特征是：

待測Y波導(2)的第一通道(2B)輸出保偏尾纖(22)、第二通道(2C)輸出保偏尾纖(23)分別與光學干涉掃描解調裝置(3)的第一輸入端(311)、第二輸入端(312)連接，構成馬赫-澤德干涉儀；

光學干涉掃描解調裝置(3)依次由光程發生器(32)、光程掃描裝置(37)和光電探測器(341，342)連接構成；

光學干涉掃描解調裝置(3)的光程掃描臺(372)通過一次光程掃描，偏振串音檢測與記錄裝置(4)即檢測到光學干涉掃描解調裝置(3)的輸出端的光電探測器(341，342)輸出的光信號，利用內置的Y波導(2)偏振串音識別與處理，同時記錄與處理Y波導(2)的第一、二輸出通道(2B，2C)的偏振串音數據，一次獲得其全部光學性能，包括：Y波導兩輸出通道間的波導芯片消光比、線性雙折射、插入損耗、尾纖串音的絕對值；

所述的光學干涉掃描解調裝置(3)的光程發生器(32)的第一輸入端(311)、第二輸入端(312)分別通過旋轉連接器(301，302)連接待測Y波導(2)的第一、二輸出通道延長保偏尾纖(22，23)，與待測Y波導(2)構成馬赫-澤德白光干涉儀；光學干涉掃描解調裝置(3)的光程發生器(32)的一個輸出端(36)連接光程掃描裝置(37)的光纖準直透鏡(371)；光學干涉掃描解調裝置(3)的光程發生器(32)另外兩個光信號輸出端(331，332)分別連接光電探測器(341，342)；光學干涉掃描解調裝置(3)的光程掃描裝置(37)由光纖準直透鏡(371)和光程掃描臺(372)構成；

所述的光程發生器(32)，由檢偏器(321，322)、單模光纖三端環形器(3241)和單模光纖耦合器(3271)組成，其構成元件的連接關系是：

單模光纖耦合器的兩個輸入端(3261，3262)分別連接檢偏器(321)的輸出端和三端單模光纖環形器(3241)的一個輸出端；三端單模光纖環形器(3241)一個輸入端(323)與檢偏器(322)連接，一個輸出端作為光程發生器(32)的輸出端(36)；檢偏器(321，322)的保偏輸入尾纖分別作為光程發生器(32)的第一輸入端(311)、第二輸入端(312)；

或所述的光程發生器(32)，由檢偏器(321，322)、保偏光纖三端環形器(3242)和保偏光纖耦合器(3272)組成，其構成元件連接關系是：

保偏光纖耦合器(3272)兩個輸出端(3281，3282)分別與檢偏器(321，322)的輸入端保偏尾纖(3211，3212)連接，其對軸角度為0°～0°；檢偏器的兩個輸出端(331，332)和保偏光纖耦合器的一個輸出端分別作為光程發生器(32)的三個輸入端，第四個輸入端連接保偏光纖三端環形器(3242)的一個輸出端(3263)，其對軸角度為0°～0°；保偏光纖三端環形器(3242)的一個輸入端作為光程發生器(32)第二輸入端(312)，另一個輸出端作為光程發生器(32)的輸出端(36)；

或所述的光程發生器(32)，由偏振分束器(3273)和保偏光纖三端環形器(3242)組成，其構成元件的連接關系是：

偏振分束器(3273)兩個輸出端作為光程發生器(32)的輸出端(331，332)；偏振分束器(3273)的一個輸入端作為光程發生器(32)的第一輸入端(311)，另一個輸入端(3265)與保偏光纖三端環形器(3242)的一個輸出端(3263)連接，其對軸角度為0°～0°；保偏光纖三端環形器(3242)的一個輸入端作為光程發生器(32)的第二輸入端(312)，另一個輸出端作為光程發生器(32)的輸出端(36)；

所述的Y波導(2)和光學干涉掃描解調裝置(3)，以及高偏振寬譜光源之間的連接關系是：Y波導(2)的輸入端(2A)與高偏振寬譜光源(1)的起偏器(18)輸出尾纖(19)用旋轉連接器連接；Y波導(2)的第一、二輸出通道(2B，2C)的輸出保偏尾纖(22，23)，分別與光學干涉掃描解調裝置(3)的光程發生器(32)的兩個輸入端(311，312)使用旋轉連接器連接；光學干涉掃描解調裝置(3)的兩個輸出端(331，332)連接光電探測器(341，342)，將轉換的電信號送給偏振串音檢測與記錄裝置(4)進行處理；

所述的Y波導的輸入保偏尾纖長度l_W-i與兩個輸出保偏尾纖長度l_W-o-1、l_W-o-2產生的光程，分別要求滿足下式：

S_W-i＝l_W-i×Δn_f>S_ripple

S_W-o-1＝l_W-o-1×Δn_f且S_W-o-2＝l_W-o-2×Δn_f>S_W＝l_W×Δn_W

其中，Δn_f為保偏尾纖線性雙折射，Δn_W波導芯片的線性雙折射，S_ripple為光源二階相干峰的光程最大值，S_W是波導芯片快慢軸之間的光程差；

如若不滿足上述條件，則分別需要給其焊接延長保偏光纖長度分別為l_f-i、l_f-o-1、l_f-o-2，且對軸角度均為0°～0°，并滿足下式：

S_f-i＝l_f-i×Δn_f>S_ripple，S_f-o-1＝l_f-o-1×Δn_f且S_f-o-2＝l_f-o-1×Δn_f>S_W＝l_W×Δn_W；

兩個通道的干涉峰關系如下：

I(Sout1)out1I(0)out1=R(Sout1)+ρf-iR(Sout1+Sf-i)+ρW-iR[Sout1+(Sf-i+SW-i)]+ρf-o-1R(Sout1+Sf-o-1)+ρW-o-1R[Sout1+(Sf-o-1+SW-o-1)]+ϵchip1R[Sout1+(Sf-i+SW-i+Sf-o-1+SW-o-1+SW-1)]I(Sout2)out2I(0)out2=R(Sout2)+ρf-iR(Sout2-Sf-i)+ρW-iR[Sout2-(Sf-i+SW-i-2)]+ρf-oR(Sout2-Sf-o-2)+ρW-oR[Sout2-(Sf-o-2+SW-o-2)]+ϵchip2R[Sout2-(Sf-i+SW-i-2+Sf-o-2+SW-o-2+SW2)]]]>

式中：I(S_out1)、I(S_out2)分別表示Y波導第一通道和第二通道的白光干涉信號幅度；S_out1、S_out2分別代表干涉儀兩臂的光程掃描延遲量，I(0)_out1、I(0)_out2分別光程差為零時，表示白光干涉信號的最大峰值幅度；R(S)為寬譜光源的歸一化自相干函數，R(0)＝1，傳輸光的白光干涉峰值信號幅度，光程差為零；R(S)＝0；S_f-i、S_f-o-1、S_f-o-2、S_W-i、S_W-o-1、S_W-o-2、S_W-1、S_W-2分別為輸入延長光纖、第一輸出通道延長光纖、第二輸出通道延長光纖、波導輸入尾纖、波導第一輸出通道尾纖、波導第二輸出通道尾纖、第一輸出通道波導傳輸光程、第二輸出通道波導傳輸光程所對應的光程延遲量，當慢軸光程超前于快軸光程時，上述延遲量定義為+；當慢軸光程落后于快軸光程時，上述延遲量定義為-，各光程延遲量依次表示為：

S_f-i＝l_f-i×Δn_f

S_W-i＝l_W-i×Δn_f

S_f-o-1＝l_f-o-1×Δn_f

S_f-o-2＝l_f-o-2×Δn_f

S_W-o-1＝l_W-o-1×Δn_f

S_W-o-2＝l_W-o-2×Δn_f

S_W-1＝l_W-1×Δn_W

S_W-2＝l_W-2×Δn_W，

式中，l_f-i、l_f-o-1、l_f-o-2、l_W-i、l_W-o-1、l_W-o-2、l_W-1、l_W-2分別為輸入延長光纖、第一輸出通道延長光纖、第二輸出通道延長光纖、波導輸入尾纖、波導第一輸出通道尾纖、波導第二輸出通道尾纖、第一輸出通道波導芯片、第二輸出通道波導芯片的長度，Δn_f、Δn_W分別為保偏光纖和波導芯片的線性雙折射；ρ_f-i、ρ_f-o-1、ρ_f-o-2分別為波導輸入延長光纖與波導輸入尾纖、第一輸出通道的延長光纖與波導輸出尾纖、第二輸出通道的延長光纖與波導輸出尾纖的焊點偏振串音功率因子，ρ_W-i、ρ_W-o-1、ρ_W-o-2分別為波導輸入、第一輸出尾纖、第二輸出尾纖與波導芯片的偏振串音功率因子，分別為第一、第二通道測量的Y波導芯片偏振串音。