[發(fā)明專利]一種測量少模摻鉺光纖吸收系數(shù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110008023.7
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112781840B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武保劍;郭浩淼;許焰;江歆睿;文峰;邱昆
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發(fā)明公開了一種測量少模摻鉺光纖吸收系數(shù)的方法，在基模光纖泵浦條件下，通過測量輸入和輸出少模摻鉺光纖的信號光和泵浦光功率，獲得基模信號光的增益，并計算粒子數(shù)反轉(zhuǎn)數(shù)；然后改變泵浦光的功率，測量出增益隨粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的變化曲線，再根據(jù)曲線擬合出ρ_l＝0時的增益G₀，從而計算出基模光信號的吸收系數(shù)；最后，根據(jù)少模摻鉺光纖的鉺離子濃度和折射率分布，計算各個模式的模場分布，進(jìn)而由測量到的基模吸收系數(shù)計算出少模摻鉺光纖高階模式信號光的吸收系數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種測量少模摻鉺光纖吸收系數(shù)的方法。

背景技術(shù)

目前，基于波分復(fù)用、偏振復(fù)用、多級調(diào)制等技術(shù)，單根光纖的傳輸容量可達(dá)到100Tbit/s，單模光纖(SMF)的傳輸容量已接近香農(nóng)極限。要進(jìn)一步提升光纖的傳輸容量，必需利用新的光纖維度——空間模式。基于少模光纖的模分復(fù)用(MDM)技術(shù)在提高傳輸容量方面極具潛力，不斷受到國內(nèi)外的關(guān)注。

基于單模光纖的波分復(fù)用長距離傳輸系統(tǒng)離不開傳統(tǒng)的摻鉺光纖放大器(EDFA)；自然地，模分復(fù)用(MDM)光纖通信的長距離傳輸也必然需要少模EDFA，其中所采用的少模摻鉺光纖折射率分布、摻雜濃度、吸收系數(shù)等諸多參數(shù)信息對少模EDFA的設(shè)計與研制必不可少。例如，摻鉺光纖在不同模式下的吸收損耗系數(shù)直接影響少模EDFA系統(tǒng)的差模增益特性。

大家知道，有些參數(shù)在摻鉺光纖拉制時就已確定，但少模摻鉺光纖的各個模式的吸收系數(shù)(與吸收截面相關(guān))等參數(shù)往往有待進(jìn)一步測量。傳統(tǒng)上，采用插入法或剪斷法來實驗測量摻鉺光纖的吸收系數(shù)，對于少模光纖，當(dāng)待測試模式光信號注入到少模摻鉺光纖時，通常會激發(fā)出其他串?dāng)_模式，導(dǎo)致插入法的測量結(jié)果不準(zhǔn)確。而剪斷法會對光纖造成損耗，使實驗成本增加，尤其是在現(xiàn)階段，少模摻鉺光纖的價格還十分昂貴，大約為單模摻鉺光纖的30-50倍。更為重要的是，由于少模鉺纖中存在鉺離子的吸收效應(yīng)，這些傳統(tǒng)方法的測量結(jié)果又會進(jìn)一步引入誤差。因此，如何在少模EDFA工作帶寬范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量所用少模摻鉺光纖的吸收系數(shù)，成為少模EDFA設(shè)計中急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種測量少模摻鉺光纖吸收系數(shù)的方法，通過在泵浦狀態(tài)下，測量出少模摻鉺光纖對于基模信號的吸收系數(shù)，計算出少模摻鉺光纖對于高階模式信號光的吸收系數(shù)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種測量少模摻鉺光纖吸收系數(shù)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、完成樣纖的功率測試；

(1.1)、選取一段長度為L的少模摻鉺裸纖作為樣纖，將樣纖兩端與單模尾纖熔接在一起；然后，根據(jù)單模尾纖和樣纖的折射率分布計算出它們之間的模式激發(fā)關(guān)系圖，從而獲取模式耦合效率和串?dāng)_大小；

(1.2)、將信號光和泵浦光通過單模波分復(fù)用器進(jìn)行波分復(fù)用；

(1.3)、將單模的復(fù)用光注入到1：99的光分路器中，用光功率計測量1％輸出端口的光功率，并按照光分路器的分光比例分別計算99％端口輸出的信號光功率和泵浦光功率

(1.4)、將99％端口輸出的復(fù)用光通過單模尾纖注入到樣纖中，并根據(jù)單模尾纖到樣纖之間的模式耦合效率和串?dāng)_大小計算出注入到樣纖的信號光功率和泵浦光功率

(1.5)、從樣纖另一端的單模尾纖輸出的復(fù)用光，通過單模波分復(fù)用器將信號光和泵浦分開，再分別測量信號光功率和泵浦光功率然后，根據(jù)樣纖到單模尾纖的模式耦合效率和串?dāng)_大小，以及單模波分復(fù)用器的插入損耗計算樣纖輸出的信號光功率和泵浦光功率

(2)、計算樣纖中基模的吸收系數(shù)；

(2.1)、計算信號光增益G；

(2.2)、計算反轉(zhuǎn)粒子數(shù)ρ_l；