6]此基于單模光纖的交叉相位調(diào)制型互相關(guān)頻率分辨光學(xué)開關(guān)光學(xué)任意波形測量裝置的工作原理如下:待測光學(xué)任意波形和參考脈沖經(jīng)耦合器5耦合到單模光纖內(nèi)。單模光纖的長度為1+L(1〈〈L)，對(duì)其中長度為I的一段施加均勻的側(cè)向壓力F。單模光纖在F的作用下發(fā)生光彈效應(yīng)，產(chǎn)生應(yīng)力雙折射。偏振控制器3和4用于控制待測光學(xué)任意波形和參考脈沖的偏振方向，保證它們偏振正交并分別與單模光纖的兩個(gè)軸平行。經(jīng)過長度為I的單模光纖的傳輸，待測光學(xué)任意波形和參考脈沖之間產(chǎn)生相對(duì)延遲τ。通過改變外加側(cè)向應(yīng)力F的大小，可以得到可變的相對(duì)延遲τ。待測光學(xué)任意波形和具有相對(duì)延遲τ的參考脈沖繼續(xù)在單模光纖L中傳輸，并發(fā)生交叉相位調(diào)制效應(yīng)，待測光學(xué)任意波形在參考脈沖的調(diào)制下產(chǎn)生相移，從而生成信號(hào)脈沖。通過偏振分束器濾出信號(hào)脈沖后，利用CCD和光譜儀記錄下FROG行跡圖。
[0027]綜上所述，本發(fā)明利用一根單模光纖實(shí)現(xiàn)了光學(xué)任意波形測量，解決了傳統(tǒng)頻率分辨光學(xué)開關(guān)法測量光學(xué)任意波形過程中的光路校準(zhǔn)問題，降低了調(diào)節(jié)的難度；光纖中的交叉相位調(diào)制效應(yīng)易發(fā)生，無需滿足特定的相位匹配條件，系統(tǒng)具有損耗低、壽命長、抗電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。
[0028]實(shí)施例一
[0029]若待測簡單光學(xué)任意波形的表達(dá)式為:
[0030]f (t) = A.exp (-at2) +B.exp [_b (t_ τ ) 2+i π ](I)
[0031]其中，A= 10，B = 8.75，a = 8.749X 10 5，b = 9.278X 10 5。
[0032]具體參數(shù)為:待測光學(xué)任意波形的中心波長為1550nm，參考脈沖是中心波長為1548nm、脈沖寬度為85fs的矩形脈沖，參考脈沖與待測光學(xué)任意波形之間的相對(duì)強(qiáng)度為10，單模光纖的長度L = 0.07km，半徑r = 62.5 μ m，非線性系數(shù)γ為2.857W Vkm,外加應(yīng)力 F 的范圍為(1.64 ?2.81)*10sN*m2o
[0033]利用該裝置進(jìn)行測量，待測的以及恢復(fù)的光學(xué)任意波形幅度和相位如圖2所示?？梢钥吹交謴?fù)的簡單光學(xué)任意波形幅度(圓點(diǎn))和相位(矩形)與待測光學(xué)任意波形的幅度(實(shí)線)和相位(虛線)均高度吻合。此時(shí)的幅度均方差和相位均方差的值分別為5.1761*10 5和 1.5000*10 3，誤差很小。
[0034]實(shí)施例二
[0035]若待測復(fù)雜光學(xué)任意波形的表達(dá)式為:
[0036]f (t) = A.exp (_at2+ibt2)-B.exp[_c(t_ τ )2](2)
[0037]+C.rectpulse (t_ τ，τ ) +D.rectpulse (t+2 τ , τ )
[0038]其中，A= 10，B = 9，C = D = 5，a = 8.749Χ 10 5，b = 9.627Χ 10 5，c =9.278X 10 5ο
[0039]利用本發(fā)明中的裝置對(duì)該光學(xué)任意波形進(jìn)行測量，圖3是待測的以及恢復(fù)的光學(xué)任意波形幅度和相位。從圖中可以看出，恢復(fù)的復(fù)雜光學(xué)任意波形幅度(圓點(diǎn))和相位(矩形)與待測的幅度(實(shí)線)和相位(虛線)完全吻合，此時(shí)幅度均方差為3.5674*10 4，相位均方差的值為3.5001*10 3，誤差很小，恢復(fù)效果較為理想。證明了該裝置的實(shí)用有效性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單模光纖的光學(xué)任意波形測量裝置，其特征在于該裝置包括待測光學(xué)任意波形輸入端(I)、參考脈沖輸入端(2)、第一偏振控制器(3)、第二偏振控制器(4)、耦合器(5)、單模光纖￠)、偏振分束器(7)、電荷耦合元件(8)和光譜儀(9);其中，任意波形輸入端(I)通過第一偏振控制器(3)接耦合器(5)的一個(gè)輸入端，參考脈沖輸入端(2)通過第二偏振控制器(4)接耦合器(5)的另一個(gè)輸入端，耦合器(5)的輸出端接單模光纖(6)的輸入端，單模光纖(6)的輸出端接偏振分束器(7)的輸入端，偏振分束器(7)的輸出端接電荷耦合元件(8)的輸入端，電荷耦合元件(8)的輸觸端接光譜儀(9)的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單模光纖的光學(xué)任意波形測量裝置，其特征在于所述的第一偏振控制器(3)與第二偏振控制器(4)控制的角度差為90°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單模光纖的光學(xué)任意波形測量裝置，其特征在于所述的單模光纖(6)包括單模光纖前一部分(61)和單模光纖后一部分(62)，單模光纖前一部分(61)在外加應(yīng)力的作用下產(chǎn)生可變延遲，單模光纖后一部分(62)作為非線性介質(zhì)發(fā)生交叉相位調(diào)制效應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單模光纖的光學(xué)任意波形測量裝置，其特征在于所述的待測光學(xué)任意波形(I)和參考脈沖(2)經(jīng)單模光纖前一部分￠1)傳輸后產(chǎn)生可變延遲。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單模光纖的光學(xué)任意波形測量裝置，其特征在于所述的待測光學(xué)任意波形輸入端(I)輸入的待測光學(xué)任意波形與參考脈沖輸入端(2)輸入的參考脈沖在單模光纖后一部分￠2)中發(fā)生交叉相位調(diào)制效應(yīng)，使得產(chǎn)生的信號(hào)脈沖攜帶了待測光學(xué)任意波形的信息，利用電荷耦合元件(8)和光譜儀(9)記錄下信號(hào)脈沖的行跡圖。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單模光纖的光學(xué)任意波形測量裝置，其特征在于所述的電荷耦合元件(8)和光譜儀(9)記錄下的行跡圖通過基于矩陣的主元素廣義投影算法進(jìn)行二維相位恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)任意波形幅度和相位的測量。
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于單模光纖的光學(xué)任意波形測量裝置，該裝置中，任意波形輸入端(1)通過第一偏振控制器(3)接耦合器(5)的一個(gè)輸入端，參考脈沖輸入端(2)通過第二偏振控制器(4)接耦合器(5)的另一個(gè)輸入端，耦合器(5)的輸出端接單模光纖(6)的輸入端，單模光纖(6)的輸出端接偏振分束器(7)的輸入端，偏振分束器(7)的輸出端接電荷耦合元件(8)的輸入端，電荷耦合元件(8)的輸觸端接光譜儀(9)的輸入端。解決了傳統(tǒng)頻率分辨光學(xué)開關(guān)法測量光學(xué)任意波形過程中的光路校準(zhǔn)問題，降低了調(diào)節(jié)的難度，具有結(jié)構(gòu)簡單、損耗低，無需相位匹配的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01J11/00
【公開號(hào)】CN105021293
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510247078
【發(fā)明人】李培麗, 馬曉璐
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年5月14日