一種基于干涉級數(shù)的高雙折射光纖拍長測量方法及測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及高雙折射光纖參數(shù)測量領域，具體為一種基于干涉級數(shù)的高雙折射光 纖拍長測量方法及測量裝置。
【背景技術】
[0002] 拍長是表征高雙折射光纖特性的一個重要參量，需精確測量。傳統(tǒng)的高雙折射光 纖拍長測量方法有瑞利散射法、動態(tài)加壓法、磁光調(diào)制法、白光干涉法和干涉光譜法等。其 中，干涉光譜法是將寬譜光源耦合進高雙折射光纖中，通過光譜儀獲得高雙折射光纖正交 偏振模之間的干涉信號，依據(jù)光譜中相鄰兩個極值波長、兩極值間的波長間隔和高雙折射 光纖長度實現(xiàn)光纖拍長的測量。
[0003] 中國專利公開號101592551的發(fā)明專利"一種基于SAGNAC干涉儀的保偏光纖拍長 測試方法及測試裝置"和中國專利公開號101710023A的發(fā)明專利"一種保偏光纖拍長的測 試方法及裝置"都是典型的干涉光譜法案例。
[0004][0005]
根據(jù)擬合結(jié)果計算出雙折射β，利用拍長計算 公式' =4計算出拍長，然后通過多次測量后求平均，得到最終的拍長結(jié)果。此專利中從 β 表面上看拍長計算誤差來源于數(shù)據(jù)擬合結(jié)果和雙折射的計算，事實上依然來源于光譜讀 數(shù)和光纖長度測量的誤差，擬合和平均處理只能在一定程度上減小測量誤差所帶來的影 響，并不能消除測量參量中的誤差。
[0006] 上述兩種計算方法中，拍長計算結(jié)果依賴的測量參量均較多，每一個參量都存在 一定的測量誤差，導致計算結(jié)果誤差較大，測量精確度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供一種計算依賴參量少，測量結(jié)果誤差小、測量 精確度高的基于干涉級數(shù)的高雙折射光纖拍長測量方法。
[0008] 為實現(xiàn)以上技術目的，本發(fā)明的技術方案是：
[0009] -種基于干涉級數(shù)的高雙折射光纖拍長測量方法，步驟如下：
[0010] A ·測量待測高雙折射光纖的長度L;
[0011] B.搭建以待測高雙折射光纖快軸和慢軸構(gòu)成干涉光路相位差的干涉儀；
[0012] C.獲得干涉光譜，采集相鄰兩個極值的波長，計算出極值波長所對應的干涉級數(shù) N；
[0013] D.根據(jù)拍長計算公式4 = 計算出不同極值波長下的拍長。
[0014] 從以上描述可以看出，本發(fā)明具備以下優(yōu)點：
[0015] 1.根據(jù)干涉光譜中極值波長對應的干涉級數(shù)計算高雙折射光纖拍長，依賴的測量 參量只有干涉級數(shù)N和待測高雙折射光纖長度L，依賴參量少，測量準確度影響因素少。
[0016] 2.利用極值波長所對應相位為π的整數(shù)倍這一基本特性，消除了干涉級數(shù)計算中 干涉極值波長測量誤差所帶來的影響，使得拍長計算結(jié)果的誤差僅來源于待測高雙折射光 纖的長度測量誤差，提高了拍長測量的精度。
[0017]為實現(xiàn)以上測量方法，本發(fā)明提供一種高雙折射光纖拍長測量裝置，包括光源、以 待測高雙折射光纖快軸和慢軸構(gòu)成干涉光路相位差的干涉儀、光譜儀和用于測量待測高雙 折射光纖長度的測量裝置，所述干涉儀的輸入端與光源相連，輸出端與光譜儀相連。
[0018]從以上描述可以看出，本發(fā)明具備以下優(yōu)點：利用待測高雙折射光纖快軸和慢軸 構(gòu)成干涉光路相位差，干涉結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
[0019]作為優(yōu)選，所述干涉儀為Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)，所述Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)包括待測高雙折射光 纖、耦合器、第一單模光纖和第二單模光纖，所述耦合器的端口 A與光源相連，端口 B與光譜 儀相連，所述待測高雙折射光纖的兩端分別通過第一單模光纖和第二單模光纖與耦合器的 端口C和端口D相連;干涉結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、所需元器件少、制作容易，成本低。
[0020] 作為優(yōu)選，所述光源為輸出功率為5mW，光譜為1500nm-l 600nm的SLD。
[0021] 作為優(yōu)選，所述待測高雙折射光纖為熊貓型光纖。
[0022]作為優(yōu)選，所述耦合器為3dB耦合器。
[0023]作為優(yōu)選，所述干涉儀為偏振干涉結(jié)構(gòu)，所述偏振干涉結(jié)構(gòu)包括待測高雙折射光 纖、起偏器、第一保偏光纖、第二保偏光纖和檢偏器，所述起偏器的輸入端與光源相連，所述 檢偏器的輸出端與光譜儀相連，所述待測高雙折射光纖的兩端分別通過第一保偏光纖和第 二保偏光纖與起偏器的輸出端和檢偏器的輸入端相連，所述待測高雙折射光纖與第一保偏 光纖和第二保偏光纖的連接方式均為以光軸相交45°熔接;干涉結(jié)構(gòu)光路性能穩(wěn)定、偏振干 涉特性不受外界影響、干涉特性好。
[0024] 作為優(yōu)選，所述光源為輸出功率為5mW，光譜為1500nm-l 600nm的SLD。
[0025]作為優(yōu)選，所述待測高雙折射光纖為熊貓型光纖。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明實施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是模擬的透射光譜圖；
[0029]圖4是實施例1實際測量得到的透射光譜圖；
[0030]圖5是實施例1得到的拍長與波長之間的關系圖；
[0031 ]附圖標記：1.光源，2.干涉儀，3.光譜儀，4.待測高雙折射光纖，5.耦合器，6.第一 單模光纖，7.第二單模光纖，8.起偏器，9.第一保偏光纖，10.第二保偏光纖，11.檢偏器。
【具體實施方式】
[0032]結(jié)合圖1，詳細說明本發(fā)明的一個具體實施例，但不對本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限 定。
[0033]如圖1所示，一種高雙折射光纖拍長測量裝置，包括光源1、以待測高雙折射光纖快 軸和慢軸構(gòu)成干涉光路相位差的干涉儀2、光譜儀3和用于測量待測高雙折射光纖4長度的 測量裝置，干涉儀2的輸入端與光源1相連，輸出端與光譜儀3相連。
[0034] 其中干涉儀2采用Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)，Sagnac環(huán)結(jié)構(gòu)包括待測高雙折射光纖4、親合器 5、第一單模光纖6和第二單模光纖7,耦合器5的端口 A與光源1相連，端口 B與光譜儀3相連， 待測高雙折射光纖4的兩端分別通過第一單模光纖6和第二單模光纖7與耦合器5的端口 C和 端口 D相連。
[0035] 工作時，光源1經(jīng)光纖接入耦合器5的端口 A，耦合器5將光分為順時針方向和逆時 針方向的兩束光，分別經(jīng)過待測高雙折射光纖4后在耦合器5中相遇并干涉，干涉光譜信號 經(jīng)耦合器的端口 B輸出并傳輸?shù)焦庾V儀3。
[0036]結(jié)合圖2,詳細說明本發(fā)明的一個具體實施例，但不對本發(fā)明的權(quán)利要求做任何限 定。
[0037] 如圖2所示，一種高雙折射光纖拍長測量裝置，包括光源1、以待測高雙折射光纖快 軸和慢軸構(gòu)成干涉光路相位差的干涉儀2、光譜儀3和用于測量待測高雙折射光纖4長度的 測量裝置，干涉儀2的輸入端與光源1相連，輸出端與光譜儀3相連。
[0038] 其中，干涉儀2為偏振干涉結(jié)構(gòu)，所述偏振干涉結(jié)構(gòu)包括待測高雙折射光纖4、起偏 器8、第一保偏光纖9、第二保偏光纖10和檢偏器11，所述起偏器8的輸入端與光源1相連，所 述檢偏器11的輸出端與光譜儀3相連，所述待測高雙折射光纖4的兩端分別通過第一保偏光 纖9和第二保偏光纖10與起偏器8的輸出端和檢偏器11的輸入端相連，所述待測高雙折射光 纖4與第一保偏光纖9和第二保偏光纖10的連接方式均為以光軸相交45°熔接。
[0039] 工作時，光源1經(jīng)光纖接入起偏器8,經(jīng)起偏器8的光形成線偏振光并傳輸至第一保 偏光纖9中，線偏振光經(jīng)熔接點后進入待測高雙折射光纖4,并再次經(jīng)過熔接點進入第二保 偏光纖10,分別經(jīng)過待測高雙折射光纖4中快軸和慢軸的兩束光在檢偏器11中相遇并干涉， 干涉光譜信號從檢偏器11輸出端輸出到光譜儀。
[0040] 上述兩種實施方式中，輸出到光譜儀的光譜信號可直接進行讀取，也可以傳輸?shù)?計算機，由計算機處理分析。
[0041] 上述兩種實施方式中，輸出的歸一化光譜表達式為：
[0042]
(1)
[0043]式（1)中B表示高雙折射光纖的雙折射，L表示待測高雙折射光纖的長度，λ表示入 射到干涉儀中的波長。
[0044]根據(jù)式(1)得到的模擬透射光譜圖如圖3所示。
[0045] 根據(jù)式(1)和圖3,極值波長(極大值或極小值)所對應的相位為π的整數(shù)倍。
[0046] 對于相鄰兩個極大值波長，其所對應相位應為π的偶數(shù)倍，滿足下式：
[0047]
(2:)
[0048]式⑵中，表示相鄰的兩個極大值波長，k為整數(shù)，k、k_l分別表示極大值波 長所對應的干涉級數(shù)。
[0049] 相應地，對于與任一極大值波長鄰的兩個極小值波長氣'其所對應 2 2 相位應為：π的奇數(shù)倍，滿足下式：
[0050]
(3)<