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一種可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的是一種可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置。它由高偏振穩(wěn)定度寬譜光源、待測(cè)元件、光程解調(diào)裝置、偏振串音檢測(cè)與記錄裝置組成，光程解調(diào)裝置中含有用于消除光學(xué)干涉偏振衰落效應(yīng)的法拉第旋光器和用于光路差分探測(cè)的光環(huán)行器，在法拉第旋光器、光環(huán)行器之前分別放置偏振態(tài)控制器；通過(guò)對(duì)傳輸光偏振狀態(tài)的調(diào)節(jié)，使輸入光的偏振態(tài)滿(mǎn)足布魯斯特角下的最小反射條件，來(lái)減小和消除器件中殘余反射光信號(hào)，達(dá)到抑制光學(xué)干涉噪聲，提高偏振串音測(cè)量靈敏度的目的。本裝置具有測(cè)量精度高、動(dòng)態(tài)范圍大、體積小、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)便、損耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于80dB以上高消光比集成波導(dǎo)和偏振光學(xué)器件的光學(xué)性能定量測(cè)試。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種光纖測(cè)量裝置，具體地說(shuō)是一種具有光學(xué)干涉噪聲抑制功能的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)相干域偏振測(cè)量技術(shù)(OCDP)是一種高精度分布式偏振耦合測(cè)量技術(shù)，它基于寬譜光干涉原理，通過(guò)掃描式光學(xué)干涉儀進(jìn)行光程補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)不同偏振模式間的干涉，可對(duì)偏振串?dāng)_的空間位置、偏振耦合信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行高精度的測(cè)量與分析，進(jìn)而獲得光學(xué)偏振器件的消光比、拍長(zhǎng)等重要參數(shù)。OCDP技術(shù)作為一種非常有前途的分布式光學(xué)偏振性能的檢測(cè)方法，被廣泛用于保偏光纖制造、保偏光纖精確對(duì)軸、器件消光比測(cè)試等領(lǐng)域。與其他如:偏振時(shí)域反射技術(shù)(P0TDR)、光頻域反射技術(shù)(0FDR)、光相干域反射技術(shù)(OCDR)等分布式檢測(cè)方法與技術(shù)相比，OCDP技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高空間分辨率(5?IOcm)、大測(cè)量范圍(測(cè)量長(zhǎng)度幾公里)、超高測(cè)量靈敏度(耦合能量-80?-100dB)、超大動(dòng)態(tài)范圍(IO8?101°)等優(yōu)點(diǎn)，非常有希望發(fā)展成為一種高精度、通用測(cè)試技術(shù)和系統(tǒng)。由于它最為直接和真實(shí)地描述了信號(hào)光在光纖光路中的傳輸行為，所以特別適合于對(duì)光纖器件、組件，以及光纖陀螺等高精度、超高精度干涉型光纖傳感光路進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。
[0003]20 世紀(jì) 90 年代初，法國(guó) Herve Lefevre 等人[Method for the detectionof polarization couplings in a birefringent optical system and applicationof this method to the assembling of the components of an optical system, USPatent4893931]首次公開(kāi)了基于白光干涉原理的0⑶P系統(tǒng)，它采用超輻射發(fā)光二極管(SLD)作為光源和空間干涉光路作為光程相關(guān)測(cè)量結(jié)構(gòu)。法國(guó)Photonetics公司根據(jù)此專(zhuān)利技術(shù)研制了 WIN-P125和WIN-P400兩種型號(hào)O⑶P測(cè)試系統(tǒng)，主要用于較短(500m)和較長(zhǎng)(1600m)保偏光纖的偏振特性分析。其主要性能為偏振串?dāng)_靈敏度為_(kāi)70dB、動(dòng)態(tài)范圍為70dB，后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍分別提升到-80dB和80dB。
[0004]2011年，天津大學(xué)張紅霞等人公開(kāi)了一種光學(xué)偏振器件偏振消光比的檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置(中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?201110052231.3)，同樣采用空間干涉光路作為O⑶P的核心裝置，通過(guò)檢測(cè)耦合點(diǎn)的耦合強(qiáng)度，推導(dǎo)出偏振消光比。該裝置適用于保偏光纖、保偏光纖耦合器、偏振器等多種光學(xué)偏振器件的測(cè)量。與Herve Lefevre等人的方案相比，技術(shù)性能和指標(biāo)相近。
[0005]同年，美國(guó)通用光電公司(General Photonics Corporation)的姚曉天等人公開(kāi)了一種用于保偏光纖和光學(xué)雙折射材料中分布式偏振串?dāng)_測(cè)量的全光纖測(cè)量系統(tǒng)(US20110277552, Measuring Distributed Polarization Crosstalk in PolarizationMaintaining Fiber and Optical Birefringent Material),利用在光程相關(guān)器之前增加光程延遲器，抑制偏振串?dāng)_測(cè)量時(shí)雜散白光干涉信號(hào)的數(shù)量和幅度。該方法可以將全光纖測(cè)量系統(tǒng)的偏振串?dāng)_靈敏度提高到_95dB，但動(dòng)態(tài)范圍保持在75dB。
[0006]2012年，本發(fā)明的 申請(qǐng)人:提出了基于全光纖光路的偏振串音測(cè)試裝置(中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?CN201210379406.6)及其提高光學(xué)器件偏振串音測(cè)量性能的方法(中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?CN201210379407.0)，采用全光纖光路和抑制拍噪聲的技術(shù)方案，極大地抑制噪聲幅度，使偏振串音測(cè)量的靈敏度提高到_95dB以上，同時(shí)動(dòng)態(tài)范圍能夠相應(yīng)保持在95dB，而且減小了測(cè)試系統(tǒng)的體積，增加了測(cè)量穩(wěn)定性。
[0007]隨著光學(xué)相干偏振測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，探測(cè)靈敏度不斷地提高，從_95dB逐漸邁向-1OOdB時(shí)，在測(cè)量光路中產(chǎn)生的雜散反射信號(hào)與主干涉信號(hào)光所產(chǎn)生的光干涉峰將成為嚴(yán)重影響測(cè)量的光學(xué)噪聲。如果光學(xué)噪聲與測(cè)量信號(hào)干涉峰值相互重疊，將對(duì)器件的性能測(cè)量產(chǎn)生誤判，嚴(yán)重者使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。產(chǎn)生雜散反射信號(hào)的主要原因是光纖元件和光纖光路的不連續(xù)，如法拉第旋光器一般由尾纖、準(zhǔn)直器、旋光器、反射鏡等多個(gè)不同功能的元件組成，在光學(xué)反射的交界面，會(huì)有強(qiáng)度非常微弱的反射光信號(hào)產(chǎn)生，其反射信號(hào)的幅值大小用回波損耗特性描述。對(duì)于光通信器件而言，一般要求回波損耗控制在_55dB以下，就可以忽略其影響；而對(duì)于光學(xué)相干偏振測(cè)量技術(shù)而言，相比-90?-1OOdB的探測(cè)靈敏度，上述回波損耗要大3?4個(gè)數(shù)量級(jí)，完全不可忽略。特別是多次反射雜散光信號(hào)其傳輸方向如果與主干涉光相同，則無(wú)法通過(guò)一般的光學(xué)濾波和截止等方法將其消除；它們?cè)诠獬躺吓c參考光是分立的，幅度只要大于系統(tǒng)的探測(cè)靈敏度，光程差落在光程掃描范圍之內(nèi)，就能產(chǎn)生影響。因此，在光學(xué)相干偏振測(cè)量光路中，如何抑制和消除的雜散光信號(hào)，成為解調(diào)光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的重要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種能實(shí)現(xiàn)測(cè)量光路中器件殘余反射光信號(hào)的消除和光學(xué)干涉噪聲的抑制，提高偏振串音測(cè)量靈敏度的可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]包括高偏振穩(wěn)定度寬譜光源1、光程解調(diào)裝置3、偏振串音檢測(cè)與記錄裝置4 ；
[0011]I)所述光程解調(diào)裝置由檢偏器31、第一偏振控制器32、光環(huán)行器33、MichelSOn型光程相關(guān)器34、光衰減器37、干涉信號(hào)差分探測(cè)器36組成，第一偏振控制器32通過(guò)控制尾纖331中傳輸光的偏振態(tài),來(lái)抑制光環(huán)行器33的殘余光反射；
[0012]2)所述Michelson型光程相關(guān)器34由2X2光纖耦合器342、光程延遲線(xiàn)35、第二偏振控制器344、第三偏振控制器347、第一法拉第旋光鏡345和第二法拉第旋光鏡348組成，第二偏振控制器344控制光程相關(guān)器34的固定臂343中傳輸光的偏振態(tài)、來(lái)抑制第一法拉第旋光鏡345的殘余光反射58B,第三偏振控制器347控制干光程相關(guān)器34掃描臂346中傳輸光的偏振態(tài),來(lái)抑制第二法拉第旋光鏡348的殘余光反射58B ；
[0013]3)干涉信號(hào)差分探測(cè)器36通過(guò)環(huán)形器33和光衰減器37分別連接于光程相關(guān)器34的輸入端341、輸出端349，用于探測(cè)干涉信號(hào)。
[0014]第一法拉第旋光鏡345由第一輸入光纖51、第三光準(zhǔn)直器52、第一旋光晶體53、第一磁環(huán)54、第一反射鏡55組成,用于將傳輸在光程相關(guān)器34固定臂343中的信號(hào)光反射，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90° ;第二法拉第旋光鏡348由第二輸入光纖61、第四光準(zhǔn)直器62、第二旋光晶體63、第二磁環(huán)64、第二反射鏡65組成,用于將傳輸在光程相關(guān)器34掃描臂固定臂346中的信號(hào)光反射，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°。[0015]所述的第一、第二、第三偏振控制器32、344、347是全光纖結(jié)構(gòu)，不含有光學(xué)不連續(xù)點(diǎn)；其功能是將進(jìn)光纖的入射光的任意偏振態(tài)光信號(hào)，經(jīng)控制后能輸出指定偏振態(tài)的信號(hào)光；可以米用光纖環(huán)結(jié)構(gòu)，它由輸入光纖81、第一 λ/4光纖環(huán)82、第二 λ/2光纖環(huán)83、第三λ /4光纖環(huán)84和輸出光纖85組成；或者米用擠壓扭轉(zhuǎn)光纖結(jié)構(gòu)，它由輸入光纖91、光纖擠壓器92、光纖扭轉(zhuǎn)器93、輸出光纖94組成。
[0016]所述的光程延遲線(xiàn)35是一種透射型光程延遲器件，光信號(hào)可以從第一光學(xué)準(zhǔn)直器351入射，經(jīng)角反射器352反射后，從第二光學(xué)準(zhǔn)直器352出射，反之亦可。
[0017]所述的高偏振穩(wěn)定度寬譜光源I的寬譜光源11通過(guò)光纖耦合器12的第一輸出端13將連接第一光電探測(cè)器14 ;通過(guò)第二輸出端15經(jīng)過(guò)光纖隔離器16后，連接于光纖起偏器17。
[0018]光衰減器37其插入損耗選擇為光環(huán)行器33的輸入尾纖331到光程相關(guān)器34的輸入尾纖341,與尾纖341到光環(huán)行器33的第二輸出尾纖332的插入損耗之和。
[0019]所述的光程解調(diào)裝置3構(gòu)成器件的尾纖，除第一偏振控制器32外，均為單模光纖。
[0020]具有光學(xué)干涉噪聲抑制功能的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，如圖1所示，為了消除光學(xué)干涉偏振衰落效應(yīng)，光程解調(diào)裝置采用帶有法拉第旋光器的Michelson光程相關(guān)器，為了提高測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍采用了帶有光環(huán)行器的光路差分探測(cè)結(jié)構(gòu)。但是上述光纖器件的引入，也同樣增加了測(cè)量光路中的光學(xué)不連續(xù)點(diǎn)，增大了產(chǎn)生雜散反射信號(hào)的幾率，造成光學(xué)干涉噪聲的劣化。
[0021]本發(fā)明提出的 光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置抑制光學(xué)干涉噪聲核心思想是:通過(guò)抑制光纖元件和光纖光路產(chǎn)生的雜散反射信號(hào)，減小其白光干涉峰的數(shù)量和幅度，達(dá)到抑制光學(xué)噪聲的目的。如圖2所示，當(dāng)一束入射光56 (或者66)入射到兩種介質(zhì)Ii1和112的交界面73時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，即出現(xiàn)反射光56Α (或者66Α)和折射光57 (或者67);由菲涅耳公式可知，當(dāng)輸入角72為某特定角(即布魯斯特角)時(shí)，反射光56Α (或者66Α)將僅包含振動(dòng)方向與入射面垂直的線(xiàn)偏振光，布魯斯特角Θ可以表示為
[0022]1S O = —U )

?I
[0023]如果此時(shí)調(diào)整輸入光56 (或者66)的偏振態(tài)，如圖3所示，使其僅有平行于入射面的振動(dòng)方向，則反射光56Α (或者66Α)將被抑制,甚至于消失,入射光56 (或者66)的全部以折射光57 (或者67)出射。
[0024]為了減小和消除測(cè)量光路中法拉第旋光器和光環(huán)行器的殘余反射光，可以在器件之前放置偏振態(tài)控制器，通過(guò)對(duì)傳輸光的偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)，使輸入光的偏振態(tài)滿(mǎn)足布魯斯特角下振動(dòng)方向平行于入射面的條件，來(lái)抑制器件中殘余反射信號(hào)光的幅度和數(shù)量，使器件的回波損耗從-55~-60dB提高到-80dB以上，實(shí)現(xiàn)白光干涉測(cè)量的干涉噪聲的抑制，達(dá)到提聞偏振串首測(cè)量靈敏度的目的。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0026](I)采用全光纖型偏振態(tài)控制器來(lái)消除光學(xué)器件的殘余光反射，一方面不會(huì)改變光程解調(diào)裝置的光路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，可以保持原測(cè)量光路的所有優(yōu)點(diǎn)，另一方面也不會(huì)引入新的光學(xué)噪聲，具有調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)便、噪聲抑制效果好、損耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；
[0027](2)采用法拉第旋光器的光程解調(diào)裝置，克服了光學(xué)干涉中的偏振衰落效應(yīng)，提高測(cè)量的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性；
[0028]( 3 )采用差分光學(xué)探測(cè)裝置對(duì)干涉信號(hào)解調(diào)，增加了偏振串音測(cè)量的信噪比，擴(kuò)展了測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍；
[0029](5)采用全光纖光路，具有體積小、測(cè)量精度高、溫度穩(wěn)定性和抗振動(dòng)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，降低了測(cè)量裝置對(duì)環(huán)境的要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是帶有偏振態(tài)控制器和法拉第旋光器的全光纖相干偏振測(cè)量裝置原理示意圖；
[0031]圖2是處于布魯斯特角入射角時(shí)，任意偏振態(tài)的入射光的反射與透射光路示意圖；
[0032]圖3是處于布魯斯特入射角時(shí)，平行于入射面的偏振光的透射光路示意圖；
[0033]圖4是三環(huán)型光纖偏振態(tài)控制器的示意圖；
[0034]圖5是基于擠壓和扭轉(zhuǎn)的全光纖偏振態(tài)控制器的不意圖；
[0035]圖6是法拉第旋光器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與殘余反射光產(chǎn)生的光路示意圖；
[0036]圖7是法拉第旋光器的殘余反射光產(chǎn)生干涉光學(xué)噪聲的過(guò)程示意圖；
[0037]圖8是帶有殘余反射光產(chǎn)生的光學(xué)干涉噪聲的偏振串音測(cè)量結(jié)果圖；
[0038]圖9是處于布魯斯特入射角時(shí)，平行于入射面的偏振光在法拉第旋光器內(nèi)部的傳輸光路圖；
[0039]圖10是消除法拉第旋光器348的殘余反射光后，抑制干涉噪聲產(chǎn)生的光學(xué)原理示意圖；
[0040]圖11是消除光程相關(guān)器掃描臂中法拉第旋光器348的干涉噪聲后的偏振串音測(cè)量結(jié)果圖；
[0041]圖12是消除光程相關(guān)器固定臂中法拉第旋光器345的干涉噪聲后的偏振串音測(cè)量結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為清楚地說(shuō)明本發(fā)明涉及的光學(xué)噪聲抑制效果的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0043]光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置如圖1所示，具體器件的參數(shù)選擇如下:
[0044](I)寬帶光源11的中心波長(zhǎng)1550nm，半譜寬度大于45nm，出纖功率大于2mW，光源光譜紋波〈0.05dB (峰值幅度大約為-60dB)，相干峰的光程范圍4?7mm ;
[0045](2) 2/98光纖耦合器12工作波長(zhǎng)1550nm，分光比2:98 ；
[0046](3)光纖隔離器16工作波長(zhǎng)1550nm，插入損耗0.8dB,隔離度>45dB ；
[0047](4)光纖起偏器17、光纖檢偏器31的工作波長(zhǎng)為1550nm,消光比為30dB,插入損耗小于IdB ；
[0048](5)光纖環(huán)行器33為三端口環(huán)行器，插入損耗ldB，回波損耗大于55dB ；
[0049](6)光纖耦合器342的工作波長(zhǎng)為1310/1550nm，分光比50:50 ；
[0050](7)第一、第二準(zhǔn)直透鏡351、353的工作波長(zhǎng)為1550nm，它與光程掃描器352 (反射率為92%以上)之間的光程掃描距離大約在O?200mm之間變化，平均插入損耗為2.0dB,損耗波動(dòng)±0.2dB以?xún)?nèi)，并且光程掃描器352大約處于IOOmm位置時(shí),Michelson型光程相關(guān)器34的固定臂343和掃描臂346的光程差大約為零；
[0051](8)第一、第二法拉第旋光器的工作波長(zhǎng)為1550nm,旋光角度90° ,角度誤差±1°，插入損耗0.8dB,回波損耗大于55dB ;
[0052](9)光纖衰減器的工作波長(zhǎng)1550nm，插入損耗2dB ；
[0053](10)第一、第二差分探測(cè)器361與362的光敏材料均為InGaAs，光探測(cè)范圍為1100?1700nm,響應(yīng)度大于0.85 ；
[0054](12)第一、第二、第三偏振態(tài)控制器32、344、347可以選擇三環(huán)型全光纖控制器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示；也可以選擇擠壓扭轉(zhuǎn)型光纖偏振態(tài)控制器，其結(jié)構(gòu)如圖5所示；
[0055](13)待測(cè)器件2選擇為Y波導(dǎo)，工作波長(zhǎng)為1550nm，波導(dǎo)尾纖快軸與波導(dǎo)芯片的快軸對(duì)準(zhǔn),波導(dǎo)芯片長(zhǎng)度30mm。
[0056]測(cè)量裝置的工作過(guò)程如下:
[0057]寬譜光源11的輸出光經(jīng)過(guò)光纖耦合器12的分光、光纖隔離器16的隔離和起偏器17的極化后成為線(xiàn)偏光，再經(jīng)過(guò)保偏輸出光纖18與Y波導(dǎo)2的保偏輸入尾纖21的45°對(duì)軸焊點(diǎn)，光能量均勻地注入到待測(cè)波導(dǎo)芯片2D的快慢軸中，光信號(hào)被分成兩束，分別傳輸在2B和2C中；從Y波導(dǎo)的第一輸出通道2B的信號(hào)光注入尾纖22中，并經(jīng)過(guò)尾纖311的45°焊點(diǎn)，在光纖檢偏器31中混合,然后第一偏振態(tài)控制器32和光纖環(huán)形器33后進(jìn)入光程相關(guān)器34。
[0058]從Y波導(dǎo)2的快、慢軸的信號(hào)光被光纖耦合器342均勻分成兩束，一束傳輸在由第二偏振態(tài)控制器344和第一法拉第旋光器345組成的固定臂343中，另外一束傳輸在由第一準(zhǔn)直器351、角反射器352、第二光學(xué)準(zhǔn)直器352、第三偏振控制器347、第二法拉第旋光鏡348組成的掃描臂346中。當(dāng)光程掃描器310運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)光程掃描時(shí)，光程相關(guān)器34的固定臂和掃描臂之間產(chǎn)生的光程差與待測(cè)的具有不同光程差的傳輸信號(hào)相匹配時(shí)，干涉信號(hào)差分探測(cè)器36將輸出白光干涉信號(hào)。其干涉峰值與待測(cè)光信號(hào)的幅度成正比，其峰值對(duì)應(yīng)的光程掃描位置與待側(cè)光信號(hào)的光程成正比。
[0059]如圖6所不，當(dāng)傳輸在固定臂343的信號(hào)光56和傳輸在掃描臂346的信號(hào)光66將分別進(jìn)入第一、第二法拉第旋光器345和347。以第二自聚焦透鏡52為例,一般情況下在第二自聚焦透鏡52與空氣的交界面52B上信號(hào)光56會(huì)產(chǎn)生微弱的菲涅耳反射光56A，光信號(hào)經(jīng)過(guò)旋光器53透射和反射鏡55反射后，再次經(jīng)過(guò)界面52B時(shí)，會(huì)產(chǎn)生同樣微弱的菲涅耳反射光58B。殘余反射光56A、58B與信號(hào)光59的傳輸方向相同,但在光程上是相互分立的。同理，第一自聚焦透鏡62將產(chǎn)生與信號(hào)光69的傳輸方向相同的殘余反射光66A、68B。
[0060]如圖7所不,掃描臂346的中兩束光(傳輸光59和殘余反射光58B)與固定臂343的兩束光(傳輸光69和殘余反射光68B)產(chǎn)生白光干涉峰值的過(guò)程示意圖:1)當(dāng)殘余反射光58B與傳輸光69發(fā)生光程匹配時(shí),將產(chǎn)生干涉峰值73,其幅度與殘余反射光58B的光強(qiáng)成正比；2)當(dāng)傳輸光59與傳輸光69發(fā)生光程匹配時(shí),將產(chǎn)生干涉峰值71,其幅度與傳輸光59和69的光強(qiáng)度成正比，干涉峰值73與71掃描光程距離之差為殘余反射光58B與傳輸光59的光程差；3)當(dāng)傳輸光59與殘余反射光68B發(fā)生光程匹配時(shí)，將產(chǎn)生干涉峰值74，其幅度與殘余反射光68B的光強(qiáng)成正比，干涉峰值74與71掃描光程距離之差為殘余反射光68B與傳輸光69的光程差。圖8為測(cè)量所獲得的光學(xué)干涉噪聲測(cè)量曲線(xiàn)，圖中峰值73和74分別為殘余反射光58B、68B產(chǎn)生的干涉峰值。
[0061]當(dāng)改變第二、第三偏振態(tài)控制器344、347的狀態(tài)時(shí)，在滿(mǎn)足布魯斯特角入射條件的同時(shí)，使入射光56、66的偏振態(tài)平行于輸入面，可以使殘余反射光56A、58B和66A、68B的強(qiáng)度受到極大抑制甚至于消失，如圖9所示。以調(diào)節(jié)第三偏振控制器347為例，可以使殘余反射光56A和58B消失。此時(shí)掃描臂346的傳輸光59與固定臂343的傳輸光69和殘余反射光68B產(chǎn)生的白光干涉峰值，如圖10所示，干涉峰值73將消失。通過(guò)控制第三偏振控制器347的狀態(tài)，可以抑制法拉第旋光器348的光學(xué)干涉噪聲，其實(shí)測(cè)結(jié)果如圖11所示。如圖11可知，反射峰值73從-59(^下降到-80(^，已經(jīng)低于測(cè)量裝置的噪聲本底，從而驗(yàn)證了本裝置對(duì)干涉噪聲抑制的有效性。
[0062]同理，通過(guò)控制第三偏振控制器344的狀態(tài)，可以抑制法拉第旋光器345的光學(xué)干涉噪聲，其實(shí)測(cè)結(jié)果如圖12所示，如圖12可知，反射峰值74從-58dB下降到-80dB，已經(jīng)低于測(cè)量裝置的 噪聲本底，更進(jìn)一步驗(yàn)證了本裝置對(duì)干涉噪聲抑制的有效性。
【權(quán)利要求】
1.一種可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，包括高偏振穩(wěn)定度寬譜光源(I)、光程解調(diào)裝置(3)、偏振串音檢測(cè)與記錄裝置(4)，其特征是: 1)所述光程解調(diào)裝置由檢偏器(31)、第一偏振控制器(32)、光環(huán)行器(33)、MichelSOn型光程相關(guān)器(34)、光衰減器(37)、干涉信號(hào)差分探測(cè)器(36)連接組成，第一偏振控制器(32)通過(guò)控制尾纖(331)中傳輸光的偏振態(tài)來(lái)抑制光環(huán)行器(33)的殘余光反射； 2 )所述Mi che I son型光程相關(guān)器(34 )由2 X 2光纖耦合器(342 )、光程延遲線(xiàn)(35 )、第二偏振控制器(344)、第三偏振控制器(347)、第一法拉第旋光鏡(345)和第二法拉第旋光鏡(348)組成,第二偏振控制器(344)控制光程相關(guān)器(34)的固定臂(343)中傳輸光的偏振態(tài)來(lái)抑制第一法拉第旋光鏡(345)的殘余光反射(58B),第三偏振控制器(347)控制干光程相關(guān)器(34)掃描臂(346)中傳輸光的偏振態(tài)來(lái)抑制第二法拉第旋光鏡(348)的殘余光反射(58B)； 3)干涉信號(hào)差分探測(cè)器(36)通過(guò)環(huán)形器(33)和光衰減器(37)分別連接于光程相關(guān)器(34)的輸入(341)、輸出端(349)，用于探測(cè)干涉信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，其特征是:第一法拉第旋光鏡(345)由第一輸入光纖(51)、第三光準(zhǔn)直器(52)、第一旋光晶體(53)、第一磁環(huán)(54)、第一反射鏡(55 )組成,用于將傳輸在光程相關(guān)器(34)固定臂(343 )中的信號(hào)光反射，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90° ;第二法拉第旋光鏡(348)由第二輸入光纖(61)、第四光準(zhǔn)直器(62)、第二旋光晶體(63)、第二磁環(huán)(64)、第二反射鏡(65)組成,用于將傳輸在光程相關(guān)器(34)掃描臂固定臂(346)中的信號(hào)光反射，并將偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°。
3.如權(quán)利要求1所述的可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，其特征是:第一偏振控制器(32)、第二偏振控制器(344)、第三偏振控制器(347)為全光纖結(jié)構(gòu),將進(jìn)光纖的入射光的任意偏振態(tài)光信號(hào)經(jīng)控制后輸出指定偏振態(tài)的信號(hào)光；所述全光纖結(jié)構(gòu)是由輸入光纖(81)、第一 λ/4光纖環(huán)(82)、第二 λ/2光纖環(huán)(83)、第三λ/4光纖環(huán)(84)和輸出光纖(85)組成的光纖環(huán)結(jié)構(gòu),或者由輸入光纖(91)、光纖擠壓器(92)、光纖扭轉(zhuǎn)器(93)、輸出光纖(94)組成的擠壓扭轉(zhuǎn)光纖結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，其特征是:所述光程延遲線(xiàn)(35)是一種透射型光程延遲器件，光信號(hào)從第一光學(xué)準(zhǔn)直器(351)入射，經(jīng)角反射器(352)反射后,從第二光學(xué)準(zhǔn)直器(352)出射,或反之。
5.由權(quán)利要求1所述的可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，其特征是:所述高偏振穩(wěn)定度寬譜光源(I)的組成為，寬譜光源(11)通過(guò)光纖稱(chēng)合器(12)的第一輸出端(13)將連接第一光電探測(cè)器(14)，通過(guò)第二輸出端(15)經(jīng)過(guò)光纖隔離器(16)后連接于光纖起偏器(17)。
6.由權(quán)利要求1所述的可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，其特征是:光衰減器(37)的插入損耗選擇為光環(huán)行器(33)的輸入尾纖(331)到光程相關(guān)器(34)的輸入尾纖(341)，與尾纖(341)到光環(huán)行器(33)的第二輸出尾纖(332)的插入損耗之和。
7.由權(quán)利要求1所述的可抑制干涉噪聲的光學(xué)相干偏振測(cè)量裝置，其特征是:光程解調(diào)裝置(3)構(gòu)成器件的尾纖，除第一偏振控制器(32)外，均為單模光纖。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK103900799SQ201410120901
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】楊軍, 柴俊, 苑勇貴, 吳冰, 彭峰, 苑立波 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)