專利名稱：用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法和裝置的制作方法
用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖器件或系統(tǒng)的偏振模色散(PMD)矢量的測(cè)試，明確的 說(shuō)，涉及一種用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法和裝置。背景技術(shù)：
隨著長(zhǎng)距離全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，光纖通訊系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜并使用了 大量的器件和設(shè)備。因此，準(zhǔn)確快速的測(cè)量光纖器件和設(shè)備(DUT)的特 性變得越來(lái)越重要。
這種系統(tǒng)主要有兩大類特性偏振相關(guān)和偏振無(wú)關(guān)特性。偏振相關(guān)特 性包括偏振相關(guān)損耗或增益(PDL/G),雙折射和去偏效應(yīng)。偏振無(wú)關(guān)特性包 括色散、散射、損耗等。隨著光纖通訊系統(tǒng)向著高速、寬帶寬方向快速發(fā) 展，由雙折射引起的偏振模色散(PMD)對(duì)系統(tǒng)的影響越來(lái)越大。尤其是對(duì) 現(xiàn)在逐漸走向前臺(tái)的40Gbit/s的系統(tǒng)，這種影響主要體現(xiàn)在脈沖展寬，信 號(hào)變形以及對(duì)系統(tǒng)信噪比產(chǎn)生隨機(jī)影響從而導(dǎo)致系統(tǒng)容限下降。因此， PMD的快速精確測(cè)量對(duì)在生產(chǎn)時(shí)控制器件和儀器的PMD以及光纖通訊系 統(tǒng)中的PMD補(bǔ)償都有重要的意義。
PMD的研究始于上世紀(jì)70年代相干廣通訊系統(tǒng)中對(duì)輸出偏振態(tài) (SOP)的鎖定。在1986年，C. D. Poole和R. E. Wagner提出了偏振主 態(tài)(PSP)模型來(lái)描述偏振態(tài)在光纖中的演化從而引出了PMD的模型。他 們進(jìn)而在1988年提出了用主態(tài)測(cè)量偏振模色散矢量的方法，但是這個(gè)方法 只適用于沒有偏振相關(guān)損耗的系統(tǒng)。此外，邦加球(Poincar6 sphere)法， 米勒矩陣法(Mueller Matrix Method, MMM)也都只適用待測(cè)系統(tǒng)沒有偏 振相關(guān)損耗的情況。
當(dāng)待測(cè)系統(tǒng)含有偏振相關(guān)損耗或增益時(shí)，PMD矢量變得比較復(fù)雜，主 要有兩類方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量基于差分的方法和基于傳輸矩陣的方法。第一 類方法包括復(fù)平面法(Complex Plane Method)和擴(kuò)展邦加球法(Generalized Poincar6 Sphere Method)。這類方法測(cè)量結(jié)果信噪比比較差。第二類包括 瓊斯矩陣特征值分析法(Jones Matrix Eigenanalysis，JME)，擴(kuò)展米勒矩陣 法(Generalized Mueller Matrix Method, GMMM)等。JME具有較高的
4信噪比，己經(jīng)成為PMD測(cè)量的基準(zhǔn)試驗(yàn)方法，但其測(cè)量結(jié)果僅是PMD矢 量的大小，即差分群時(shí)延(Differential Group Delay, DGD)。擴(kuò)展米勒矩 陣法對(duì)傳統(tǒng)的米勒矩陣法PMD矢量的測(cè)量進(jìn)行了擴(kuò)展，使其適用于存在 偏振相關(guān)損耗的情況。這類方法測(cè)量結(jié)果的信噪比較高。
在實(shí)際測(cè)量中，上述兩類方法要求進(jìn)行波長(zhǎng)掃描并在每一波長(zhǎng)下取得 幾個(gè)特定輸入SOP所對(duì)應(yīng)的輸出SOP。在測(cè)量時(shí)可以采用兩種方式
第一種是先設(shè)定一個(gè)指定的輸入SOP再進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，然后再指定另 一個(gè)所需SOP并進(jìn)行波長(zhǎng)掃描。重復(fù)類似測(cè)量直到完成在所有SOP下的 波長(zhǎng)掃描。這種測(cè)量方式可以獲得SOP在不同波長(zhǎng)下的一致性但對(duì)可調(diào)光 源波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的重復(fù)性提出很高的要求。光源的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)誤差會(huì)引起輸出 SOP的旋轉(zhuǎn)從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果錯(cuò)誤，特別是在PMD比較大的情況下。光 源波長(zhǎng)調(diào)節(jié)誤差包含絕對(duì)波長(zhǎng)誤差和波長(zhǎng)重復(fù)性誤差。絕對(duì)波長(zhǎng)誤差是指 光源設(shè)定波長(zhǎng)和實(shí)際輸出波長(zhǎng)之間的最大差別。這會(huì)引起波長(zhǎng)調(diào)節(jié)步長(zhǎng)的 誤差從而影響PMD測(cè)量結(jié)果。通過(guò)在測(cè)量中用波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量工作波長(zhǎng)可以 解決這個(gè)問(wèn)題。波長(zhǎng)重復(fù)性是指不同波長(zhǎng)設(shè)定和調(diào)節(jié)中的隨機(jī)不確定性引 入的誤差。因?yàn)殡S機(jī)性，所引入的誤差很難克服。此外，因?yàn)楣庠床ㄩL(zhǎng)調(diào) 節(jié)速度通常比較慢(幾百毫秒到幾秒量級(jí))，所以這種方式更容易受到環(huán) 境影響。由于前述的第一類測(cè)量方法需要對(duì)波長(zhǎng)的差分運(yùn)算，這就需要波 長(zhǎng)調(diào)節(jié)非常精確，因而這種方式對(duì)第一類測(cè)量方法的精度的影響很大。
第二種方式是先設(shè)定波長(zhǎng)，然后調(diào)整SOP。因?yàn)橹恍枰淮螔呙璨ㄩL(zhǎng)， 因而可避免波長(zhǎng)重復(fù)性誤差。但測(cè)量要求在不同的波長(zhǎng)下具有相同的一組 輸入SOP，這就需要使用偏振控制器(PC)來(lái)調(diào)節(jié)輸入SOP并用在線偏 振分析儀測(cè)量檢測(cè)調(diào)節(jié)過(guò)程直到調(diào)節(jié)到所需SOP。因?yàn)镾OP的測(cè)量誤差會(huì) 導(dǎo)致輸入SOP在不同波長(zhǎng)下不一致，最終也會(huì)增加PMD測(cè)量的誤差。當(dāng) 然，使用市場(chǎng)上的偏振狀態(tài)發(fā)生儀代替PC和偏振分析儀。雖然測(cè)量速度 可以提高，但SOP的不一致還是不能避免。
其它的一些PMD測(cè)量方法如固定分析法(FA)，傳統(tǒng)干涉法(TINTY) 及擴(kuò)展干涉法(GINTY)因不能給出PMD矢量，從而難以適用于PMD補(bǔ) 償?shù)囊蟆?br/>發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新 的用于測(cè)量待測(cè)器件或系統(tǒng)的偏振模色散矢量的方法和裝置，可使測(cè)量過(guò) 程中由波長(zhǎng)和輸入偏振態(tài)的調(diào)節(jié)所引入的誤差降低到最低水平而提高測(cè)量精度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法， 包括以下步驟
A、 使指定波長(zhǎng)的光分別按照三種輸入偏振態(tài)通過(guò)待測(cè)器件，所述三 種輸入偏振態(tài)線性無(wú)關(guān)；
B、 分別測(cè)量所述光通過(guò)所述待測(cè)器件后的三種輸出偏振態(tài)，將所述
三種輸入偏振態(tài)和三種輸出偏振態(tài)記錄為一組計(jì)算數(shù)據(jù)；
重復(fù)上述步驟A、 B，記錄多個(gè)不同指定波長(zhǎng)下的多組計(jì)算數(shù)據(jù)；和
C、 根據(jù)各組計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算各指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù)所述米 勒矩陣計(jì)算所述待測(cè)器件的偏振模色散矢量。
優(yōu)選地，所述步驟C之后還包括
D、 根據(jù)所述米勒矩陣計(jì)算出相應(yīng)指定波長(zhǎng)下的雙折射和/或偏振相關(guān)
損耗或增益。
優(yōu)選地，所述三種輸入偏振態(tài)的矢量為在斯托克斯空間中兩兩夾角為
120度的三個(gè)斯托克斯矢量。
優(yōu)選地，所述步驟A中，根據(jù)預(yù)先記錄的偏振控制器狀態(tài)設(shè)定偏振控 制器產(chǎn)生三種輸入偏振態(tài)。
優(yōu)選地，所述步驟A中，在使所述光通過(guò)所述待測(cè)器件之前，獲得在 斯托克斯空間中兩兩夾角為120度的三個(gè)斯托克斯校準(zhǔn)矢量并記錄相應(yīng)的 偏振控制器狀態(tài)，進(jìn)行偏振控制且實(shí)時(shí)測(cè)量偏振控制的結(jié)果，并通過(guò)反饋 來(lái)調(diào)節(jié)偏振控制以獲得與所述偏振控制器狀態(tài)相應(yīng)的輸入偏振態(tài)。
一種用于測(cè)量偏振模色散矢量的裝置，其特征在于，包括
光源，用于產(chǎn)生不同指定波長(zhǎng)的光；
輸入偏振態(tài)獲取模塊，用于分別獲取各指定波長(zhǎng)的光的三種輸入偏振 態(tài)，所述三種輸入偏振態(tài)線性無(wú)關(guān)；
輸出偏振態(tài)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)各指定波長(zhǎng)的光分別在所述三種輸入 偏振態(tài)下通過(guò)待測(cè)器件后相應(yīng)得到的三種輸出偏振態(tài)；以及
處理模塊，包括第一處理單元，用于根據(jù)所述三種輸入偏振態(tài)和對(duì)應(yīng)
的所述三種輸出偏振態(tài)計(jì)算指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù)各指定波長(zhǎng)下
的所述米勒矩陣計(jì)算所述待測(cè)器件的偏振模色散矢量。
優(yōu)選地，所述處理模塊還包括第二處理單元，用于根據(jù)所述米勒矩陣 計(jì)算相應(yīng)指定波長(zhǎng)下的雙折射和/或偏振相關(guān)損耗或增益。
優(yōu)選地，所述輸入偏振態(tài)獲取模塊包括偏振控制器和在線偏振分析儀，所述偏振控制器用于調(diào)節(jié)所述光的輸入偏振態(tài)，所述在線偏振分析儀 用于檢測(cè)所述光經(jīng)所述偏振控制器作用的結(jié)果，并反饋測(cè)得的偏振態(tài)至所 述偏振控制器以獲得將所述光調(diào)節(jié)至滿足條件的輸入偏振態(tài)的偏振控制 器控制狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述三種輸入偏振態(tài)的矢量為在斯托克斯空間中兩兩夾角為 120度的三個(gè)斯托克斯矢量。
優(yōu)選地，所述輸入偏振態(tài)獲取模塊包括偏振控制器和在線偏振分析 儀，所述偏振控制器用于調(diào)節(jié)所述光的輸入偏振態(tài)，所述在線偏振分析儀 用于檢測(cè)所述光經(jīng)所述偏振控制器作用的結(jié)果，所述偏振控制器和在線偏 振分析儀同時(shí)又是校準(zhǔn)單元，所述校準(zhǔn)單元用于提供產(chǎn)生一組在斯托克斯 空間中兩兩夾角為120度的三個(gè)校準(zhǔn)矢量時(shí)的偏振控制器狀態(tài)，所述偏振 控制器根據(jù)校準(zhǔn)狀態(tài)將所述光調(diào)節(jié)至滿足條件的所述輸入偏振態(tài)。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明中，使指定波長(zhǎng)的光分別按照三種輸入偏振態(tài)通過(guò)待測(cè)器件， 三種輸入偏振態(tài)滿足線性無(wú)關(guān)的條件，測(cè)量對(duì)應(yīng)的三種輸出偏振態(tài)，將三 種輸入、輸出偏振態(tài)記錄為一組計(jì)算數(shù)據(jù)，分別測(cè)量和記錄多個(gè)不同指定 波長(zhǎng)下的多組計(jì)算數(shù)據(jù)，然后利用各組計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算各指定波長(zhǎng)下的米勒 矩陣，即可根據(jù)各米勒矩陣計(jì)算待測(cè)器件的偏振模色散矢量。 一方面，本 發(fā)明只進(jìn)行了一次波長(zhǎng)掃描，從而避免了波長(zhǎng)重復(fù)性誤差，另一方面，相 對(duì)于以往采用一次波長(zhǎng)掃描的測(cè)量方法，本發(fā)明根據(jù)任意三個(gè)線性無(wú)關(guān)輸 入偏振態(tài)及其對(duì)應(yīng)的三個(gè)輸出偏振態(tài)來(lái)測(cè)算系統(tǒng)米勒矩陣，不要求在不同 波長(zhǎng)下的輸入偏振態(tài)的一致性，從而避免了輸入偏振態(tài)不一致帶來(lái)的測(cè)量 誤差。由于本發(fā)明避免了以往測(cè)量的方案各自的缺點(diǎn)，因此能將測(cè)量過(guò)程 中由波長(zhǎng)和輸入偏振態(tài)的調(diào)節(jié)所引入的誤差降低到最低，有效抑止測(cè)量噪 聲，大幅提高測(cè)量精度。
另外，本發(fā)明在有無(wú)偏振相關(guān)損耗或增益的情況下均可使用。 由于本發(fā)明測(cè)量了不同波長(zhǎng)下的系統(tǒng)傳輸米勒矩陣，系統(tǒng)在相應(yīng)波長(zhǎng) 下的雙折射和偏振相關(guān)損耗或增益也可以同時(shí)測(cè)量出來(lái)。

圖1為本發(fā)明測(cè)量偏振模色散矢量的方法的基本流程；
圖2為測(cè)量偏振模色散矢量的方法一種實(shí)施例的流程圖3為同一指定波長(zhǎng)的三種輸入偏振態(tài)之間的矢量關(guān)系示意圖4為本發(fā)明測(cè)量偏振模色散矢量的裝置的原理框7一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 Jopson等人在1999年已經(jīng)證明在含有偏振相關(guān)損耗或增益(PDL/G) 的系統(tǒng)中，PMD矢量表示為# = ^ + /人，包括兩個(gè)實(shí)矢量并由矩陣 M^M(w + Aw)M-'(—表述[1]。其中M(w + A一和M(")是待測(cè)系統(tǒng)在頻率"和
斜Aw下的米勒矩陣。結(jié)合董暉等人在2007年提出的利用任意三組線性無(wú)
關(guān)輸入偏振態(tài)及其對(duì)應(yīng)輸出偏振態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)米勒矩陣測(cè)量的方法[2]，描述 PMD矢量的M,矩陣就可以計(jì)算出來(lái)。
請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法的基本流程如下
步驟A、使指定波長(zhǎng)的光分別按照三種輸入偏振態(tài)通過(guò)待測(cè)器件，三 種輸入偏振態(tài)滿足線性無(wú)關(guān)；
步驟B、分別測(cè)量光通過(guò)待測(cè)器件后的三種輸出偏振態(tài)，將三種輸入 偏振態(tài)和三種輸出偏振態(tài)記錄為一組計(jì)算數(shù)據(jù)；
重復(fù)上述步驟A、 B，記錄多個(gè)不同指定波長(zhǎng)下的多組計(jì)算數(shù)據(jù)；和
步驟C、根據(jù)各組計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算各指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù)各 米勒矩陣計(jì)待測(cè)器件的偏振模色散矢量。
請(qǐng)參考圖2，優(yōu)選的實(shí)施例中，偏振模色散矢量的測(cè)量方法包括如下 步驟
步驟sl、調(diào)節(jié)窄帶光源輸出指定波長(zhǎng)的偏振光；
步驟s2、使用偏振控制器作用于該指定波長(zhǎng)的偏振光，調(diào)整其到第一 輸入偏振態(tài)；
步驟s3、使用在線偏振分析儀實(shí)時(shí)檢測(cè)調(diào)整結(jié)果；
步驟S4、使第一輸入偏振態(tài)的偏振光通過(guò)待測(cè)器件或系統(tǒng)，例如光纖； 步驟s5、使用偏振分析儀測(cè)量第一輸入偏振態(tài)對(duì)應(yīng)的第一輸出偏振
態(tài)；
重復(fù)步驟s2至s5，產(chǎn)生并記錄第二輸入偏振態(tài)和第三輸入偏振態(tài)及
其對(duì)應(yīng)的第二、三輸出偏振態(tài)；
重復(fù)前面的步驟，測(cè)量在其它指定波長(zhǎng)下的三組輸入、輸出偏振態(tài)，
作為一組計(jì)算數(shù)據(jù)；
步驟s6、根據(jù)各組計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算不同指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù) 不同波長(zhǎng)下的米勒矩陣計(jì)算矩陣MA和PMD矢量。
8優(yōu)選還包括以下步驟
步驟S7、根據(jù)不同波長(zhǎng)下的米勒矩陣計(jì)算出相應(yīng)波長(zhǎng)下系統(tǒng)的偏振相關(guān)損耗或增益(PDL/G);優(yōu)選還包括以下步驟
步驟S8、根據(jù)不同波長(zhǎng)下的米勒矩陣可以計(jì)算出相應(yīng)波長(zhǎng)下系統(tǒng)的雙折射。
上下文中，術(shù)語(yǔ)"輸入偏振態(tài)"指光進(jìn)入待測(cè)器件時(shí)的偏振態(tài)，術(shù)語(yǔ)"輸出偏振態(tài)"指光從待測(cè)器件輸出時(shí)的偏振態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，同一指定波長(zhǎng)所需的3個(gè)輸入偏振態(tài)僅需滿足相互間線性無(wú)關(guān)，即3個(gè)偏振態(tài)在邦加球上任意兩個(gè)都不平行。因此可以使
光源隨機(jī)產(chǎn)生3個(gè)偏振態(tài)。若3個(gè)偏振態(tài)區(qū)別不大，則測(cè)量誤差增大的概
率會(huì)比較大。為了取得最優(yōu)的測(cè)量結(jié)果，可按照董暉等人在測(cè)量米勒矩陣
的方法中所指出的，采用3個(gè)偏振態(tài)為在斯托克斯空間中兩兩呈120度夾角的三個(gè)斯托克斯矢量。如圖3所示，斯托克斯矢量&、 ^和^的起點(diǎn)在邦加球的球心，終點(diǎn)在一圓周上，3個(gè)矢量位于同一平面內(nèi)。
在實(shí)際測(cè)量中，可事先指定一組斯托克斯矢量，例如(l 0 0f ，(-1/2 。)7'禾卩(-1/2 -力/2 of ，來(lái)找到對(duì)應(yīng)的3組偏振控制器電壓
值，作為偏振控制器的校準(zhǔn)。
由于從光源到偏振分析儀這段光路的偏振相關(guān)損耗和偏振模色散很小，可以認(rèn)為只有雙折射的影響，而只含有雙折射的系統(tǒng)對(duì)于不同偏振態(tài)在邦加球上的旋轉(zhuǎn)角度和方向是相同的，因此，在測(cè)量過(guò)程中，即使進(jìn)入偏振控制器的3個(gè)偏振態(tài)雖然會(huì)因?yàn)榄h(huán)境影響而改變，導(dǎo)致偏振控制器輸出的不是上述3個(gè)偏振態(tài)，但輸出的3個(gè)偏振態(tài)仍保持120度夾角關(guān)系，故仍然能達(dá)到減小測(cè)量誤差的效果。
當(dāng)測(cè)量完成后，可根據(jù)董暉等人在2007年提出的方法計(jì)算出在不同波長(zhǎng)下的系統(tǒng)傳輸米勒矩陣，從而PMD矢量# = 6 + /義可根據(jù)Jopson等人
的方法用矩陣MA - M(" + M-1 ( )計(jì)算出。而用式rDGD = Re(V^;)和
V V
"-Im(V^卜^^還可以可計(jì)算除差分群時(shí)延(differential group delay,
9DGD)和差分衰減率(differential attenuation slope, DAS)。
一方面，本發(fā)明采用的方法只進(jìn)行了一次波長(zhǎng)掃描，從而避免了波長(zhǎng) 重復(fù)性誤差，另一方面，本發(fā)明不要求在不同波長(zhǎng)下的輸入SOP的一致性， 從而避免了 SOP不一致帶來(lái)的測(cè)量誤差。因此，本發(fā)明避免了以往測(cè)量方
法中不同測(cè)量方式的缺點(diǎn)，從而使得測(cè)量精度得到提高，噪聲得到抑止。 由于本發(fā)明測(cè)量了不同波長(zhǎng)下的系統(tǒng)傳輸米勒矩陣，系統(tǒng)在相應(yīng)波長(zhǎng) 下的雙折射和偏振相關(guān)損耗或增益也可以同時(shí)測(cè)量出來(lái)。
請(qǐng)參考圖4，本發(fā)明用于測(cè)量偏振模色散矢量的裝置包括光源1、 輸入偏振態(tài)獲取模塊2、輸出偏振態(tài)檢測(cè)模塊3以及處理模塊4。其中， 光源1用于產(chǎn)生不同指定波長(zhǎng)的光，輸入偏振態(tài)獲取模塊2用于分別獲取 各指定波長(zhǎng)的光的三種輸入偏振態(tài)，輸出偏振態(tài)檢測(cè)模塊3用于檢測(cè)各指 定波長(zhǎng)的光分別在三種輸入偏振態(tài)下通過(guò)待測(cè)器件后相應(yīng)得到的三種輸 出偏振態(tài)，處理模塊包括第一處理單元，第一處理單元用于根據(jù)三種輸入 偏振態(tài)和對(duì)應(yīng)的三種輸出偏振態(tài)計(jì)算指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù)各指 定波長(zhǎng)下的米勒矩陣計(jì)算待測(cè)器件的偏振模色散矢量。處理模塊優(yōu)選還包 括第二處理單元，第二處理單元用于根據(jù)米勒矩陣計(jì)算相應(yīng)指定波長(zhǎng)下的
雙折射和/或偏振相關(guān)損耗或增益。
請(qǐng)參考圖5，在優(yōu)選的實(shí)施例中，光源l包括波長(zhǎng)可調(diào)窄帶光源ll，
輸入偏振態(tài)獲取模塊2包括偏振控制器12和在線偏振分析儀13，輸出偏
振態(tài)檢測(cè)模塊3采用偏振分析儀15，處理模塊4采用計(jì)算機(jī)16。工作過(guò)程
中，波長(zhǎng)可調(diào)窄帶光源11產(chǎn)生指定波長(zhǎng)的窄帶線偏振光，偏振光經(jīng)偏振控
制后加到待測(cè)器件或系統(tǒng)14的輸入端。偏振控制器12改變光源11出射光
的偏振態(tài)，將其調(diào)節(jié)為滿足前述條件的合適的輸入偏振態(tài)。在線偏振分析
儀13在測(cè)量過(guò)程中檢測(cè)偏振光經(jīng)偏振控制器12作用后的偏振態(tài)；在校準(zhǔn)
過(guò)程中將檢測(cè)結(jié)果反饋至偏振控制器12，由偏振控制器12根據(jù)反饋進(jìn)行
適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在待測(cè)器件或系統(tǒng)14的輸出端，偏振分析儀15測(cè)量通過(guò)待
測(cè)器件或系統(tǒng)14的光的輸出偏振態(tài)。
典型地，偏振控制器12采用由電光晶體制成的電控偏振控制器。此
類偏振控制器對(duì)偏振態(tài)的調(diào)節(jié)是通過(guò)施加電壓控制信號(hào)進(jìn)行的。此情形下，
調(diào)節(jié)后的偏振態(tài)與輸入到偏振控制器的以及偏振控制器的光纖尾纖的雙折
射有關(guān)，電壓控制信號(hào)和輸出偏振態(tài)沒有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，通過(guò)在線
偏振分析儀13實(shí)時(shí)測(cè)量經(jīng)偏振控制器12作用后的偏振態(tài)，經(jīng)反饋調(diào)整偏振控制器的電壓控制信號(hào)，從而獲得所需輸入偏振態(tài)。
上述過(guò)程中，計(jì)算機(jī)16控制各個(gè)器件按照本發(fā)明的測(cè)量算法協(xié)同工 作。當(dāng)一個(gè)指定波長(zhǎng)下的3組輸入輸出偏振態(tài)測(cè)量完成后，使光源11調(diào)整 到下一個(gè)指定波長(zhǎng)并重復(fù)3組輸入輸出偏振態(tài)的測(cè)量。當(dāng)所有指定波長(zhǎng)的
數(shù)據(jù)測(cè)好以后，計(jì)算機(jī)16根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算各波長(zhǎng)下的米勒矩陣，進(jìn)而 計(jì)算出待測(cè)器件或系統(tǒng)14的偏振模色散矢量。
以下參考文獻(xiàn)的相關(guān)公開內(nèi)容以引用的方式并入本文 R. M. Jopson， L. E. Nelson, and H. Kogelnik, "Measurement of second-order polarization-mode dispersion vectors in optical fibers," IEEE Photonics Technology Letters, vol. 11, pp. 1153-1155, 1999. H. Dong, P. Shum, M. Yan， J. Q, Zhou, G. X. Ning， Y. D. Gong, and C. Q. Wu， "Measurement of Mueller matrix for an optical fiber system with birefringence and polarization-dependent loss or gain," Optics Communications, vol. 274， pp. 116-123,2007.
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
li
權(quán)利要求
1. 一種用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法，其特征在于，包括以下步驟A、使指定波長(zhǎng)的光分別按照三種輸入偏振態(tài)通過(guò)待測(cè)器件，所述三種輸入偏振態(tài)滿足線性無(wú)關(guān)；B、分別測(cè)量所述光通過(guò)所述待測(cè)器件后的三種輸出偏振態(tài)，將所述三種輸入偏振態(tài)和三種輸出偏振態(tài)記錄為一組計(jì)算數(shù)據(jù)；重復(fù)上述步驟A、B，記錄多個(gè)不同指定波長(zhǎng)下的多組計(jì)算數(shù)據(jù)；和C、根據(jù)各組計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算各指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù)所述米勒矩陣計(jì)算所述待測(cè)器件的偏振模色散矢量。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法，其特征在 于，所述步驟C之后還包括D、 根據(jù)所述米勒矩陣計(jì)算出相應(yīng)指定波長(zhǎng)下的雙折射和/或偏振相關(guān) 損耗或增益。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法，其特 征在于，所述三種輸入偏振態(tài)的矢量為在斯托克斯空間中兩兩夾角為120 度的三個(gè)斯托克斯矢量。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法，其特征在 于，所述步驟A中，根據(jù)預(yù)先記錄的偏振控制器狀態(tài)設(shè)定偏振控制器產(chǎn)生 三種輸入偏振態(tài)。
5. 如權(quán)利要求4所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法，其特征在 于，所述步驟A中，在使所述光通過(guò)所述待測(cè)器件之前，獲得在斯托克斯 空間中兩兩夾角為120度的三個(gè)斯托克斯校準(zhǔn)矢量并記錄相應(yīng)的偏振控制 器狀態(tài)，進(jìn)行偏振控制且實(shí)時(shí)測(cè)量偏振控制的結(jié)果，并通過(guò)反饋來(lái)調(diào)節(jié)偏 振控制以獲得與所述偏振控制器狀態(tài)相應(yīng)的輸入偏振態(tài)。
6. —種用于測(cè)量偏振模色散矢量的裝置，其特征在于，包括 光源，用于產(chǎn)生不同指定波長(zhǎng)的光；輸入偏振態(tài)獲取模塊，用于分別獲取各指定波長(zhǎng)的光的三種輸入偏振 態(tài)，所述三種輸入偏振態(tài)線性無(wú)關(guān)；輸出偏振態(tài)檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)各指定波長(zhǎng)的光分別在所述三種輸入偏振態(tài)下通過(guò)待測(cè)器件后相應(yīng)得到的三種輸出偏振態(tài)；以及處理模塊，包括第一處理單元，用于根據(jù)所述三種輸入偏振態(tài)和 對(duì)應(yīng)的所述三種輸出偏振態(tài)計(jì)算指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù)各指定波 長(zhǎng)下的所述米勒矩陣計(jì)算所述待測(cè)器件的偏振模色散矢量。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的裝置，其特征在 于，所述處理模塊還包括第二處理單元，用于根據(jù)所述米勒矩陣計(jì)算相應(yīng) 指定波長(zhǎng)下的雙折射和/或偏振相關(guān)損耗或增益。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的裝置，其特 征在于，所述輸入偏振態(tài)獲取模塊包括偏振控制器和在線偏振分析儀，所 述偏振控制器用于調(diào)節(jié)所述光的輸入偏振態(tài)，所述在線偏振分析儀用于檢 測(cè)所述光經(jīng)所述偏振控制器作用的結(jié)果，并反饋測(cè)得的偏振態(tài)至所述偏振 控制器以獲得將所述光調(diào)節(jié)至滿足條件的輸入偏振態(tài)的偏振控制器控制 狀態(tài)。
9. 如權(quán)利要求6或7所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的裝置，其特 征在于，所述三種輸入偏振態(tài)的矢量為在斯托克斯空間中兩兩夾角為120 度的三個(gè)斯托克斯矢量。
10. 如權(quán)利要求9所述的用于測(cè)量偏振模色散矢量的裝置，其特征在 于，所述輸入偏振態(tài)獲取模塊包括偏振控制器和在線偏振分析儀，所述偏 振控制器用于調(diào)節(jié)所述光的輸入偏振態(tài)，所述在線偏振分析儀用于檢測(cè)所 述光經(jīng)所述偏振控制器作用的結(jié)果，所述偏振控制器和在線偏振分析儀同 時(shí)又是校準(zhǔn)單元，所述校準(zhǔn)單元用于提供產(chǎn)生一組在斯托克斯空間中兩兩 夾角為120度的三個(gè)校準(zhǔn)矢量時(shí)的偏振控制器狀態(tài)，所述偏振控制器根據(jù) 校準(zhǔn)狀態(tài)將所述光調(diào)節(jié)至滿足條件的所述輸入偏振態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于測(cè)量偏振模色散矢量的方法，包括以下步驟使指定波長(zhǎng)的光分別按照三種輸入偏振態(tài)通過(guò)待測(cè)器件，三種輸入偏振態(tài)滿足線性無(wú)關(guān)；分別測(cè)量光通過(guò)待測(cè)器件后的三種輸出偏振態(tài)，將三種輸入偏振態(tài)和三種輸出偏振態(tài)記錄為一組計(jì)算數(shù)據(jù)；重復(fù)上述步驟，記錄多個(gè)不同指定波長(zhǎng)下的多組計(jì)算數(shù)據(jù)；和根據(jù)各組計(jì)算數(shù)據(jù)計(jì)算各指定波長(zhǎng)下的米勒矩陣，并根據(jù)米勒矩陣計(jì)算待測(cè)器件的偏振模色散矢量。本發(fā)明還公開了采用該方法的測(cè)量裝置。本發(fā)明能使測(cè)量過(guò)程中由波長(zhǎng)和輸入偏振態(tài)的調(diào)節(jié)而引入的誤差降低，提高偏振模色散矢量的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101476975SQ20081024215
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者健 劉, 周俊強(qiáng), 暉 董, 黃治家 申請(qǐng)人:深圳市杰普特電子技術(shù)有限公司