[發明專利]一種測量混合光纖模式的裝置

有效

• 申請號: 201911241626.0
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110926758B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 武保劍;劉亞文;文峰;邱昆
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01N21/59
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種測量混合光纖模式的裝置，先標定出不同模式光束單獨輸入時光纖模式測量裝置的透射率隨可調直流電源電流變化的透射率曲線；再測量若干個可調直流電源電流狀態下，待測混合模式光束輸入到光纖模式測量裝置的透射率；最后計算出混合模式光束中各個模式分量所占的比例；具有裝置易于實現、檢測方法簡單，且低成本等特點。

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，更為具體地講，涉及一種測量混合光纖模式的裝置。

背景技術

隨著光纖通信技術的發展，單模光纖傳輸系統的容量越來越接近其容量極限，光纖空分復用被認為是進一步擴展傳輸容量的有效方式之一。空分復用技術包括少模光纖、多芯光纖和多芯少模光纖等類型。基于少模光纖的模分復用系統與傳統單模光纖傳輸有著顯著不同，它在同一根光纖中可以傳輸多個模式信息，所支持的模式數量決定了系統的傳輸容量。因此，需要了解光纖中的模式激勵情況，能夠傳輸哪些模式以及各個模式所占的比例等信息。

目前，常用的少模光纖分析方法有如下幾種：一是解析法，主要通過建立并解析求解麥克斯韋積分或偏微分方程求出波導的傳輸模式，其缺點是只有某些特定的光纖結構和折射率分布相對簡單的情況才有可能求得嚴格的解析解，對于復雜異形結構或者復雜的折射率分布理論解析及建模十分困難，甚至無法建模分析；二是數值計算方法，基于麥克斯韋方程組，利用離散數學模式代替連續型數學模型，通過仿真實際光纖器件電磁場問題，從而求出數值解，主要有有限差分法、有限元方法、時域有限差分方法、光束傳播法等，仍需先設定光纖結構和折射率分布，并給定邊界條件等；三是多模光纖光斑檢測方法，將灰度共生矩陣算法與光斑圖樣相結合，計算多模光纖中激勵出的模式耦合系數，進而得出光纖中每種模式的激勵系數，其缺點是靈敏度低、誤差大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種測量混合光纖模式的裝置，用于測量混合光纖模式的光束中各個模式分量所占的比例。

為實現上述發明目的，本發明一種測量混合光纖模式的裝置，其特征在于，包括：準直透鏡、分光板、1/4波片、聚焦透鏡、帶有電磁加載單元的多模磁光光纖環，以及光輸入端口、光輸出端口、光監測端口和電源接口；

其中，在多模磁光光纖環上，密繞著多匝通電導線，作為電磁加載單元，通電導線的兩端通過電源接口連接外部的可調直流電源；當可調直流電源為電磁加載單元通電后，為多模磁光光纖環提供沿光傳播方向的外加磁場；

光輸入端口連接待檢測的混合多模光纖，將混合多模光纖中傳輸的光信號通過光輸入端口輸入至測量裝置；

準直透鏡將光信號進行準直處理，再經分光板分成兩束平行光，一束光通過1/4波片變成多模磁光光纖環中的本征態圓偏振光，然后通過第一聚焦透鏡將本征態圓偏振光聚焦到多模磁光光纖環的輸入口，并耦合進入多模磁光光纖環，多模磁光光纖環在電磁加載單元的磁場作用下，使多模磁光光纖環中的光傳播特性發生改變，再通過輸出端口輸出至第一光功率計，通過第一光功率計測量出經過測量裝置后的光輸出功率；

另外一束光通過第二聚焦透鏡聚焦到光監測端口，并輸入至光監測端口處連接的第二光功率計，通過第二光功率計測量出輸入到測量裝置的光輸入功率；

測量裝置測量混合光纖模式的具體過程為：

(1)、標定出混合光纖模式中每種模式單獨輸入到光纖模式測量裝置時，通過第一光功率計測量出經過測量裝置后的光輸出功率，記為通過第二光功率計測量出輸入到測量裝置的光輸入功率然后計算出每種模式下，多模磁光光纖環的透射率，最后繪制出透射率隨施加在多模磁光光纖環上的磁場大小變化的透射率曲線；

(2)、測量裝置工作時，通過第一光功率計測量出經過測量裝置后的光輸出功率，記為P_out，通過第二光功率計測量出輸入到測量裝置的光輸入功率P_in，然后計算出多模磁光光纖環的透射率，或整個測量裝置的插入損耗；