[發明專利]一種基于孤子光譜邊帶測量光纖色散的方法

在審

• 申請號: 201510096154.X
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104729832A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 趙鷺明;葛映婷;郭倩穎;施佼佼;陳旭濤;白云生;羅嬌林;金鑫鑫;李雷;唐定遠
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 晏榮府

技術領域

本發明涉及全光纖激光器超短脈沖測量技術領域，具體是一種基于孤子光譜邊帶測量光纖色散的方法，適用于各種單模光纖色散的測量。

背景技術

被動鎖模光纖激光器可直接產生超短脈沖，由于脈沖在傳播過程中可以保持形狀不變，故稱之為孤子。工作在反常色散區的被動鎖模光纖激光器，利用腔內反常色散和非線性克爾效應的平衡，即脈沖的壓縮和展寬作用恰好抵消，可使得脈沖形狀保持不變，輸出穩定的傳統反常色散孤子。孤子在光纖中傳播時，有兩個重要的參數需要考慮：光纖損耗和色散。光纖的損耗來源于制備工藝，目前光通信系統的傳輸光纖的損耗已經非常接近理想值，所以色散成為主要的影響因素。孤子脈沖在光纖中傳播時，由于色散的存在，會導致脈沖展寬，對于光纖通信系統來說，脈沖的展寬會使得相鄰脈沖相互交疊，最終發生誤碼，不利于高碼速和長距離傳輸。為減小誤碼率的產生，精確的測量光纖色散值進而有效地進行色散補償成為關鍵。精確的色散值測量同樣更利于色散管理技術的實施。

測量光纖色散值的方法很多，主要有時延法、相移法、干涉法和模場直徑法。這幾類方法雖有各自的優點，但是也存在很多缺點，時延法所需待測光纖很長，且測量精度低；相移法所需光源要求具有高調節精度，從而使得整體的裝置成本很高；干涉法在兩束光的相干過程中容易引入誤差，造成測量值的偏差；模場直徑法測量過程過于繁瑣。這些缺點使得光纖色散值準確的測量技術受到一定的限制。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明提出一種利用孤子邊帶測量光纖色散方法，操作方便，計算簡單，裝置成本低，更準確的測得光纖色散值。

本發明是以如下技術方案實現的：一種基于孤子光譜邊帶測量光纖色散的方法，包括由波分復用器、摻鉺光纖、偏振控制器Ⅰ、光纖隔離器、光纖起偏器、光纖耦合器、標準單模光纖、待測光纖和偏振控制器Ⅱ連接成環形腔；其具體步驟如下：

a、泵浦源輸出的泵浦光通過波分復用器耦合至摻鉺光纖，產生的激光經過光纖起偏器、偏振無關的光纖隔離器、三槳式偏振控制器Ⅰ、摻鉺光纖、波分復用器、擠壓式偏振控制器Ⅱ、待測光纖、標準單模光纖及光纖耦合器，最終從光纖耦合器的輸出端輸出；

b、激光脈沖從光纖耦合器的輸出端輸出后直接接到光譜儀進行光譜測量；

c、實驗時設定泵浦功率不變，調節腔內的偏振控制器Ⅰ和偏振控制器Ⅱ，獲得穩定的鎖模脈沖輸出，光譜儀直接探測鎖模脈沖具有邊帶特征的光譜，從光譜圖中測量出各階邊帶對中心波長的偏移量Δλ_N，利用最小二乘法線性擬合各階邊帶對中心波長偏移量的平方(Δλ_N)²和對應階數N，擬合出三條直線，分別為邊帶對中心波長偏移量的平方及其對應的全部邊帶階數、邊帶對中心波長偏移量的平方及其對應的僅正數階數和邊帶對中心波長偏移量的平方及其對應的僅負數階數，從擬合圖中即可知直線的斜率b_x，其中x＝0,+,-；

d、假定所得孤子脈沖的脈沖線形為雙曲正割，利用忽略三階和高階色散的凱利邊帶計算公式可知：

(Δλ_N)²＝(2λ₀²/(cDL))·N-0.0787·λ₀⁴/(cτ)²

式中Δλ_N為各階邊帶對中心波長的偏移量，λ₀為孤子脈沖的中心波長，c為真空中的光速，D為光纖色散參數，L為腔長，N為孤子脈沖光譜邊帶階數，τ為孤子脈沖寬度，從公式中可以看出(Δλ_N)²和N成線性關系，通過線性擬合得到公式中的斜率，經計算得到光纖激光器的總色散參數值；

e、分別測量并計算光纖激光器加載待測光纖前后的總色散參數值，通過簡單數值計算，可以得出待測光纖的色散值。

本發明的有益成效是：實驗器件常用，實驗裝置普通，計算方法簡單，且可精確測得光纖色散值。精確的色散值測量對于光纖通信系統中減小誤碼率的產生、色散管理技術的準確應用等都有很大的實用價值。

附圖說明

圖1為本發明的實驗裝置圖；

圖2a為中心波長在1567.7nm處穩定鎖模脈沖光譜圖，插圖為其對應脈沖序列；

圖2b為中心波長在1574.4nm處穩定鎖模脈沖光譜圖，插圖為其對應脈沖序列；

圖3a為對應圖2a的光譜邊帶對中心波長偏移量的平方與邊帶階數最小二乘法線性擬合圖；