[發明專利]一種多模光脈沖簇時空光譜信息高速測量的方法及裝置

有效

• 申請號: 201710605418.9
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107490434B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 王志;王振洪;劉艷格;劉波;張昊
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 12223 天津耀達律師事務所
• 代理人: 張耀

1.一種多模光脈沖簇時空光譜信息高速測量的方法，所述的多模光脈沖簇在空間上包括多個不同的光纖模式，在時間上由一個或多個光脈沖組成，脈沖簇的時間寬度在10飛秒到100皮秒之間，兩個待測孤子簇之間的時間間隔大于每個脈沖簇寬度的100倍，該測量方法的特征在于，包括以下步驟：

S1. 利用模式解復用器將多模光脈沖簇中不同光纖模式的光成分轉化為光纖基模并分解到不同的單模光纖中；

S2. 利用可調衰減器對單模光纖中的光進行適當的衰減，以減小非線性效應對測試精度的影響；

S3. 利用光纖延遲線調整不同單模光纖中傳播的光的時延，然后利用光纖耦合器將其耦合到同一根單模光纖中，由于原來在不同空間模式上的光成分在單模光纖中具有不同的時延，從而實現將空間信息映射到時域上；

S4. 將步驟S3中合成的單模光纖中的光通過色散光纖，使脈沖簇在時域上發生展寬，并將光譜的信息映射到時域上，最后利用高速光電探測器和高速實時示波器對時域信息進行探測，從而實現對各模式光譜信息的高速測量。

2.一種實現權利要求1所述方法的測試裝置，其特征在于包括：模式解復用器、可調光衰減器、光纖延遲線、光纖耦合器、色散光纖、高速光電探測系統；所述模式解復用器、可調光衰減器、光纖延遲線、光纖耦合器、色散光纖、高速光電探測系統通過單模光纖順次連接，實現從空間和頻域到時域的映射和時域的高速數據采集；

所述的高速光電探測系統由高速光電探測器和與其通過電纜連接的高速實時示波器構成，可實現高速信號探測。

3.根據權利要求2所述的測試裝置，其特征在于：所述的模式解復用器將少模光纖中不同模式傳輸的光轉化為基模，并分解到不同單模光纖中傳輸。

4.根據權利要求2或3所述的測試裝置，其特征在于：所述的模式解復用器，采用光子燈籠實現，光子燈籠通過多根不同結構的單模光纖合束拉錐實現模式解復用功能，其輸入端接口可傳輸多個模式，該輸入端接口與少模光纖直接連接；輸出端為多端口結構，每個端口與普通單模光纖直接連接，少模光纖中輸出的不同模式的光都轉化為單模光纖的基模，并分別從不同的端口輸出。

5.根據權利要求2或3所述的測試裝置，其特征在于：所述的模式解復用器，采用串聯不對稱光纖耦合器結構，不對稱光纖耦合器由少模光纖和單模光纖拉錐實現，通過諧振耦合效應可以將少模光纖中輸入光中的一個高階模式轉化為基模，并從單模光纖輸出，其它模式繼續在少模光纖中傳輸，將多個不對稱光纖模式耦合器串聯，每個耦合器下載一個特定的模式，從而實現模式分離。

6.根據權利要求2所述的測試裝置，其特征在于：所述的可調光衰減器兩端與標準單模光纖直接連接，對輸入光的損耗可連續調節，其作用是避免非線性效應對測試精度的影響。

7.根據權利要求2所述的測試裝置，其特征在于：所述的光纖延遲線可改變輸出激光的時延，其作用是實現不同空間模式的光在時域的分離。

8.根據權利要求2所述的測試裝置，其特征在于：所述的光纖耦合器可將多個單模光纖中的光耦合到一根單模光纖中，通過串聯多根拉錐光纖耦合器或采用波導陣列光柵實現。

9.根據權利要求2所述的測試裝置，其特征在于：所述的色散光纖具有大的總色散值，采用色散補償光纖或長距離的單模光纖實現，其作用為利用色散傅里葉變換的方法將頻域信息映射到時域上。