[發(fā)明專利]一種保偏光纖缺陷點檢測中對干涉峰的位置-幅值含義預(yù)估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610815300.4
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106323596B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊軍;李創(chuàng);張浩亮;苑勇貴;吳冰;彭峰;苑立波
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明設(shè)計屬于光纖測量領(lǐng)域，具體涉及一種保偏光纖缺陷點檢測中對干涉峰的位置?幅值含義預(yù)估方法。本發(fā)明包括：明確待測保偏光纖中所有缺陷點個數(shù)和相應(yīng)位置，記錄缺陷點個數(shù)；對各個缺陷點耦合強度進行初始賦值；測量待測保偏光纖中，測量由缺陷點分開的區(qū)間光纖長度；設(shè)定待測保偏光纖每段區(qū)間光纖的線性雙折射；明確待測保偏光纖接入測量系統(tǒng)對軸角度；根據(jù)缺陷點個數(shù)，缺陷點耦合強度，區(qū)間光纖長度，對軸角度輸入到分析系統(tǒng)進行分析等。本發(fā)明推導(dǎo)出了干涉峰的位置?強度一般表達式。給定位置的掃描光程，可直接選擇所需公式即得到該干涉峰的幅值含義，簡化計算流程，節(jié)省計算時間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計屬于光纖測量領(lǐng)域，具體涉及一種保偏光纖缺陷點檢測中對干涉峰的位置-幅值含義預(yù)估方法。

背景技術(shù)

保偏光纖是集成光學(xué)裝置和光纖型干涉儀中的一種重要器件，同時也是分布式光纖傳感的重要載體。由于保偏光纖具有很高的線性雙折射，它可以提供兩個相對獨立的正交偏振傳輸軸——快軸和慢軸。一般地，兩個軸上的傳輸光的偏振態(tài)得以很好保持。由于保偏光纖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷或者外部的擾動等形成缺陷點，使得保偏光纖的兩個正交偏振模式之間仍然可以發(fā)生的光能量耦合，我們稱之為偏振模式耦合。偏振模式耦合可以用來評價偏振器件的特征，諸如保偏光纖之間的對軸、保偏光纖制造、Y波導(dǎo)的芯片偏振消光比測試等領(lǐng)域。2013年，武漢鉅風(fēng)科技有限公司公開了一種保偏光纖偏振模耦合分布的測量方法，利用光電探測器和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，能夠測量50公里長的保偏光纖的偏振模耦合分布。但是該方案依賴于外部儀器，且使用探測設(shè)備復(fù)雜昂貴，發(fā)明中也沒有提到對保偏光纖中缺陷點特征的預(yù)估方法。

光學(xué)相干域偏振測量技術(shù)是一種用于評價保偏光纖缺陷點處偏振模式耦合特性理想方案。通過掃描式的馬赫澤德干涉儀(MZI)進行光程補償，實現(xiàn)不同耦合模式間的干涉測量。在干涉圖樣中，可以反映出與光纖實際耦合位置對應(yīng)的干涉峰，干涉峰值反映對應(yīng)耦合點的耦合能量大小。2012年，中國電子科技集團公司第41研究所的鄭光金等人，提出了一種基于偏振分束干涉技術(shù)的測量方法(中國專利申請?zhí)?01210167591.2)，其能夠有效消除光源功率波動，提高保偏光纖偏振耦合強度的測量準(zhǔn)確度。早在2010年，北京高光科技有限公司的姚曉天公開了一種用于測量保偏光纖和雙折射介質(zhì)的分布式偏振串?dāng)_方法及裝置(中國專利申請?zhí)?01010191225.1)。利用在光學(xué)干涉儀前增加光程延遲器，可以抑制重影干涉峰的數(shù)目和幅值，并將偏振串?dāng)_靈敏度提高到-95dB，動態(tài)范圍保持在75dB。在發(fā)明中姚曉天提出了“重影”(高階)干涉峰會對一階干涉峰造成很大影響。

對于線偏振光在含有多個缺陷點的保偏光纖中傳輸行為，傳統(tǒng)上一般采用瓊斯矩陣方法。對于光的偏振態(tài)作線性轉(zhuǎn)換的過程，均可采用一個2×2的矩陣來表示其狀態(tài)的變化。當(dāng)光線通過一個光學(xué)不連續(xù)點或相鄰兩點隔開的單元后，出射光可以表示為相應(yīng)單元的瓊斯矩陣乘上入射光瓊斯矩陣。作為保偏光纖的典型應(yīng)用，光纖陀螺的光纖光路分析也可采用瓊斯矩陣分析方法。2012年，揚州藍劍電子系統(tǒng)工程有限公司的李建勛等人公開了一種三軸一體化高精度光纖陀螺的光電控制系統(tǒng)(中國專利申請?zhí)?01220476917.5)。該專利主要是以瓊斯矩陣為工具，建立了保偏光纖陀螺光信號傳輸模型。

然而，對于采用干涉測量技術(shù)，我們只關(guān)心干涉信號中分布式干涉峰的位置和幅值，或者是對于給定位置的掃描位置，獲取到該處峰值代表的幅值含義。如何對于干涉峰進行估計和鑒別，是進行分布式測量的前提。盡管通過瓊斯矩陣方法可以對已知器件預(yù)測干涉峰位置-幅值信息，但目前位置沒有一種通用方法和公式去直接預(yù)估。雖然單獨的一個2×2矩陣是一個簡單的分析方式，但是當(dāng)待測保偏光纖中缺陷點較多時，完全通過待測保偏光纖后的矩陣展開項個數(shù)將呈現(xiàn)指數(shù)增加。特別是在后續(xù)計算中，將瓊斯矩陣代入到干涉公式時，十分龐大。如若考慮高階干涉峰問題，計算量的復(fù)雜程度又會大大增加。到目前為止，還沒有專利提及到對于含有多個缺陷點的保偏光纖產(chǎn)生所有階次特征干涉峰的理論估計問題。