CN104849027B - 一种基于激光拍频测量色散的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光拍频测量色散的方法，属于色散的测量技术领域。本发明的技术方案要点为：一种基于激光拍频测量色散的方法，980nm泵浦光通过波分复用后进入光纤谐振腔，光纤谐振腔中设有掺饵光纤，980nm泵浦光经过掺饵光纤激发出两个偏振态相互垂直的偏振光，在泵浦光达到阈值时，通过可调光纤光栅的滤波，检测到稳定的激光输出，连接光电探测器，通过频谱分析仪得到稳定的激光拍频信号。本发明系统简单，成本低廉，测量精度高，具有很好的市场前景，有望在今后投入使用。

Description

一种基于激光拍频测量色散的方法

技术领域

本发明属于色散的测量技术领域，具体涉及一种基于激光拍频测量色散的方法。

背景技术

色散是光纤的基本参数，随着密集波分复用的快速发展，单根光纤中传输的高比特速率信号日趋增多，但光纤色散的存在使得光信号不可避免地发生展宽，导致信道之间的串音和码间干扰，产生误码，从而影响通信质量。光纤色散是限制长距离、大容量通信系统的重要原因之一，因此精确测量光纤色散对高速光纤通信系统而言极其重要。

目前，测量光纤色散的方法有时延法、相移法、干涉法和强度调制响应法。其中时延法测量精度主要受限于光脉冲宽度、光电探测器的带宽和激光光源及电子器件的稳定性。相移法使用较为广泛，但需要多个激光器或者可调谐激光器，在测量长光纤时，还需要专门的参考光路来消除由于热效应引起的光纤长度变化的影响，因此测量系统较复杂。干涉法包括马赫-曾德干涉法和萨尼亚克干涉法，这类方法都要求偏振态一致或者偏振稳定。强度调制响应法摆脱了上述几种方法的缺点，且具有快速扫频测量的优点，然而强度调制中的调制啁啾将引入固有误差，因此需要采用零啁啾调制器。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种系统简单、成本低廉且测量精度高的基于激光拍频测量色散的方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种基于激光拍频测量色散的方法，包括980nm泵浦光源，其特征在于：沿光传播方向依次通过光纤连接有波分复用、可调光纤光栅、掺饵光纤和色散模块，波分复用的另一端通过光纤依次连接有隔离器、耦合器、光电探测器和频谱分析仪，光谱分析仪通过光纤与耦合器的出光端相连，该光谱分析仪用于观测可调光纤光栅的波长，可调光纤光栅和色散模块组成光纤谐振腔，980nm泵浦光通过波分复用后进入光纤谐振腔，光纤谐振腔中设有非线性增益的掺饵光纤，980nm泵浦光经过掺饵光纤激发出两个偏振态相互垂直的偏振光，在泵浦光达到阈值时，通过可调光纤光栅的滤波，检测到稳定的激光输出，连接光电探测器，通过频谱分析仪得到稳定的激光拍频信号；

光纤谐振腔的谐振频率为：

式中q为纵模的阶次，c 为光在真空中的传播速度，n为介质的折射率，L为激光谐振腔腔长；

根据上式，可以得到相邻纵模的频率间隔为：

光纤谐振腔的谐振频率，相邻纵模的频率间隔均与光纤谐振腔长度 L有关；

利用公式：

得到时间，进而通过时间得到色散模块的时延，实现对色散的测量。

进一步限定，所述的色散模块为啁啾光纤光栅。

本发明测量快速准确，无需借助网络分析仪、标准可调谐激光光源等昂贵的仪器，通过激光拍频的频率变化来实现啁啾光纤光栅的时延测量，该系统简单，成本低廉，测量精度高，具有很好的市场前景，有望在今后投入使用。

附图说明

图1是本发明的模块连接图，图2是拍频的频率与波长的变化曲线，图3是时间（时延）与波长的变化曲线。

图面说明：1、980nm泵浦光源，2、光纤，3、波分复用，4、可调光纤光栅，5、掺饵光纤，6、啁啾光纤光栅，7、隔离器，8、耦合器，9、光谱分析仪，10、光电探测器，11、频谱分析仪。

具体实施方式

结合附图详细描述本发明的具体内容。一种基于激光拍频测量啁啾光纤光栅色散的方法，包括980nm泵浦光源1，沿光传播方向依次通过光纤2连接有波分复用3、可调光纤光栅4、掺饵光纤5和啁啾光纤光栅6，波分复用3的另一端通过光纤2依次连接有隔离器7、耦合器8、光电探测器10和频谱分析仪11，光谱分析仪9通过光纤2与耦合器8的出光端相连，该光谱分析仪9用于观测可调光纤光栅4的波长，可调光纤光栅4和啁啾光纤光栅6组成光纤谐振腔，980nm泵浦光通过波分复用3后进入光纤谐振腔，光纤谐振腔中设有非线性增益的掺饵光纤5，980nm泵浦光经过掺饵光纤5激发出两个偏振态相互垂直的偏振光，在泵浦光达到阈值时，通过可调光纤光栅4的滤波，检测到稳定的激光输出，连接光电探测器10，通过频谱分析仪11得到稳定的激光拍频信号；

光纤谐振腔的谐振频率为：

式中q为纵模的阶次，c 为光在真空中的传播速度，n为介质的折射率，L为激光谐振腔腔长；

根据上式，可以得到相邻纵模的频率间隔为：

光纤谐振腔的谐振频率，相邻纵模的频率间隔均与光纤谐振腔长度 L有关；

利用公式：

得到时间，进而通过时间得到啁啾光纤光栅6的时延，实现对色散的测量。

操作中，在无拉力的情况下，从频谱分析仪上得到拍频的原始频率，然后一面通过不断施加拉力，一面通过光谱仪观测，使可调光纤光栅波长每次增加0.01nm，待拍频频率稳定后，记录下拍频频率，共记录了289个数据，波长共变化了3.100nm。通过OriginPro8.0对实验数据进行拟合分别得到拍频频率和时间随波长的变化曲线。

由图2和图3的测量结果和理论值进行了比较，跟理论基本一致，对啁啾光纤光栅的实际测量也证实了该系统的可行性。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (2)

1.一种基于激光拍频测量色散的方法，包括980nm泵浦光源，其特征在于：沿光传播方向依次通过光纤连接有波分复用、可调光纤光栅、掺饵光纤和色散模块，波分复用的另一端通过光纤依次连接有隔离器、耦合器、光电探测器和频谱分析仪，光谱分析仪通过光纤与耦合器的出光端相连，该光谱分析仪用于观测可调光纤光栅的波长，可调光纤光栅和色散模块组成光纤谐振腔，980nm泵浦光通过波分复用后进入光纤谐振腔，光纤谐振腔中设有非线性增益的掺饵光纤，980nm泵浦光经过掺饵光纤激发出两个偏振态相互垂直的偏振光，在泵浦光达到阈值时，通过可调光纤光栅的滤波，检测到稳定的激光输出，连接光电探测器，通过频谱分析仪得到稳定的激光拍频信号；

光纤谐振腔的谐振频率为：

式中q为纵模的阶次，c 为光在真空中的传播速度，n为介质的折射率，L为激光谐振腔腔长；

根据上式，可以得到相邻纵模的频率间隔为：

光纤谐振腔的谐振频率，相邻纵模的频率间隔均与光纤谐振腔长度 L有关；

利用公式：

得到时间，进而通过时间得到色散模块的时延，实现对色散的测量。

2.根据权利要求1所述的基于激光拍频测量色散的方法，其特征在于：所述的色散模块为啁啾光纤光栅。