一種光學偏振器件分布式串擾測量靈敏度增強的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設計屬于光纖測量技術領域，具體涉及到一種光學偏振器件分布式串擾測 量靈敏度增強的裝置。
【背景技術】
[0002] 偏振光學器件是構成高精度光學測量與傳感系統的重要組成部分，目前光學器件 性能測試與評價方法和裝置落后的現狀，嚴重阻礙了高精度光學測量與傳感系統的發展。 例如：高精度光纖陀螺的核心器件一一鈮酸鋰集成波導調制器（俗稱Y波導）的芯片消光 比已經達到SOdB以上；而常用的偏振性能檢測儀器一一消光比測試儀，通常的檢測分辨率 在50dB左右（按照能量定義，即為IO 5)，分辨率最高的為美國dBm Optics公司研制Model 4810型偏振消光比，測量儀測量極限也僅有72dB。
[0003] 光學相干域偏振測量技術（OCDP)是一種高精度分布式偏振耦合測量技術，它基 于寬譜光干涉原理，通過掃描式光學干涉儀進行光程補償，實現不同偏振模式間的干涉，可 對偏振串擾的空間位置、偏振耦合信號強度進行高精度的測量與分析，進而獲得光學偏振 器件的消光比、拍長等重要參數。OCDP技術作為一種非常有前途的分布式光學偏振性能的 檢測方法，被廣泛用于保偏光纖制造、保偏光纖精確對軸、器件消光比測試等領域。與其他 如：偏振時域反射技術（POTDR)、光頻域反射技術（OFDR)、光相干域反射技術（OCDR)等分 布式檢測方法與技術相比，OCDP技術具有結構簡單、高空間分辨率（5~IOcm)、大測量范 圍（測量長度幾公里）、超高測量靈敏度（耦合能量-80~-IOOdB)、超大動態范圍（IO 8~ 101°)等優點，非常有希望發展成為一種高精度、通用化測試技術和系統。由于它最為直接 和真實地描述了信號光在光纖光路中的傳輸行為，所以特別適合于對光纖器件、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行測試和評估。
[0004] 20 世紀 90 年代初，法國 Herve Lefevre 等人[Method for the detection of polarization couplings in a birefringent optical system and application of this method to the assembling of the components of an optical system, US Patent 4865531]首次公開了基于白光干涉原理的OCDP系統，它采用超輻射發光二極管（SLD)作 為光源和空間干涉光路作為光程相關測量結構。法國Photonetics公司根據此專利研制了 WIN-P 125和WIN-P 400兩種型號0⑶P測試系統，主要用于較短（500m)和較長（1600m)保 偏光纖的偏振特性分析。其主要性能為偏振串擾靈敏度為_70dB、動態范圍為70dB，后經過 改進，靈敏度和動態范圍分別提升到_80dB和80dB。
[0005] 2011年，天津大學張紅霞等人公開了一種光學偏振器件偏振消光比的檢測方法和 檢測裝置（中國專利【申請號】201110052231. 3)，同樣采用空間干涉光路作為0⑶P的核心裝 置，通過檢測耦合點的耦合強度，推導出偏振消光比。該裝置適用于保偏光纖、保偏光纖耦 合器、偏振器等多種光學偏振器件。與Herve Lefevre等人的方案相比，技術性能和指標相 近。
[0006] 同年，美國通用光電公司（General Photonics Corporation)的姚曉天等人 公開了一種用于保偏光纖和光學雙折射材料中分布式偏振串擾測量的全光纖測量系統 (US20110277552， Measuring Distributed Polarization Crosstalk in Polarization Maintaining Fiber and Optical Birefringent Material)，利用在光程相關器之前增加 光程延遲器，抑制偏振串擾測量時雜散白光干涉信號的數量和幅度。該方法可以將全光纖 測量系統的偏振串擾靈敏度提高到_95dB，但動態范圍保持在75dB。
[0007] 2012年，本發明申請人提出了一種提高光學器件偏振串擾測量性能的裝置及方法 (中國專利申請號CN201210376497. 0)和一種光學器件偏振串擾測量的全光纖測試裝置 (中國專利申請號CN201210376496. 6)，采用全光纖光程相關器結構，增加偏振分束和在線 旋轉連接功能，抑制拍噪聲，提高測量靈敏度，在相關器中增加法拉第旋光器，增加光源的 穩定性。與美國通用光電公司相比，可以將測量系統的偏振串擾靈敏度提高到_95dB的同 時，使動態范圍保持在優于95dB。靈敏度已經接近測量極限，在不改變光路結構、改變測量 思路的情況下，測量信噪比及靈敏度將很難得到明顯提升。
[0008] 2013年，本發明申請人提出了一種大掃描量程光學相干域偏振測量裝置（中國專 利申請號CN201310739313. 4)，使用多個連續式光程擴展單元級聯，并使單元中的掃描光學 器件成對出現，實現光程掃描擴展，抑制掃描器強度浮動對測量的影響。主要解決的問題是 如何提高偏振串擾測量的準確度和穩定性，測量靈敏度性能沒有改善。
[0009] 2014年，本發明申請人提出了一種可抑制干涉噪聲的光學相干偏振測量裝置 (中國專利申請號CN201410120901.4)，采用全光纖型偏振態控制器消除光學器件殘余 光反射，使用法拉第旋光器的光程解調裝置克服干涉中的偏振衰落效應，有效抑制干涉 噪聲；提出帶有光程掃描位置和速度校正的光學相干域偏振測量裝置（中國專利申請號 CN201410120591.6)，通過對光程掃描的校正，提高了偏振測量裝置的空間精度和探測靈敏 度。但是，以上裝置均未對測試系統的信噪比有明顯提升，并且所使用大多為保偏光纖，會 引起偏振串擾噪聲的增加。
[0010] 為進一步提高偏振串擾的測試性能，包括測量信噪比、靈敏度和動態范圍等，特別 是在保證器件測量長度和降低測試系統搭建難度的同時，提升測量系統的信噪比，進而提 高測量靈敏度，成為研宄的熱點。使測量干涉信號光的增強幅度高于測量系統噪聲的增強 幅度，這樣就可使系統的信噪比獲得進一步的提升，提高測量靈敏度。
[0011] 本發明提供了一種光學偏振器件分布式串擾測量靈敏度增強的裝置與方法，通過 對信號光進行偏振分束，擴展相關器的路數，采用光學兩路相關器進行疊加的方法，增強信 號強度，實現信噪比的提升。本發明可以廣泛用于光學器件偏振性能的高精度測量與分析 中。

【發明內容】

[0012] 本發明的目的在于提供一種增強測量信號的信噪比，提高偏振串擾測量的靈敏度 和動態范圍，用于光學器件偏振性能的高精度測量與分析的光學偏振器件分布式串擾測量 靈敏度增強的裝置。
[0013] 本發明的目的是這樣實現的：
[0014] 一種光學偏振器件分布式串擾測量靈敏度增強的裝置，包括寬譜光源501、起偏器 511、待測偏振器件522、第一光纖旋轉連接器521、第二光纖旋轉連接器523、光程解調與信 號探測器530、信號檢測與處理裝置560 ;
[0015] 寬譜光源501通過起偏器511、第一旋轉連接器521與待測光纖器件522通過保 偏光纖連接，第一旋轉連接器521使起偏器511的輸出尾纖與待測光纖器件522的輸入尾 纖偏振特征軸完成0°~45°對準，將起偏器511輸出的線偏光在待測光纖器件522的快 軸、慢軸上產生相同的傳輸光分量，經過待測光纖器件522后，線偏光在快軸上的傳輸光分 量部分向慢軸耦合，線偏光在慢軸上的傳輸光分量部分向快軸耦合，待測光纖器件522通 過第二旋轉連接器523與光程相關器530連接，第二旋轉連接器523使待測量器件的輸出 尾纖與光程相關器530輸入尾纖的偏振征軸實現0°~0°對準，使光程解調與信號探測器 530輸入尾纖快軸中傳輸快軸中的傳輸光分量和慢軸