淺述偏振消光比測(cè)試用途、原理及美韓中三國(guó)相關(guān)技術(shù)對(duì)比

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淺述偏振消光比測(cè)試用途、原理及美韓中三國(guó)相關(guān)技術(shù)對(duì)比

國(guó)產(chǎn)光纖涂覆機(jī)<更多內(nèi)容2019-03-04 09:47:43

當(dāng)前科技迅猛發(fā)展，光纖激光器、光纖光柵、光纖傳感行業(yè)飛速崛起，保偏光纖的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，越來(lái)越重要，在航天、航空、航海、工業(yè)制造技術(shù)及通信等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在以光學(xué)相干檢測(cè)為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中，使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變，提高相干信噪比，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的高精度測(cè)量。保偏光纖作為一種特種光纖，主要應(yīng)用于光纖陀螺，光纖水聽(tīng)器等傳感器和DWDM、EDFA等光纖通信系統(tǒng)。由于光纖陀螺及光纖水聽(tīng)器等可用于軍用慣導(dǎo)和聲吶，屬于高新科技產(chǎn)品，而保偏光纖又是其核心部件，因而保偏光纖一直被西方發(fā)達(dá)國(guó)家列入對(duì)我禁運(yùn)的清單，對(duì)保偏光纖的消光比測(cè)試也成為近年來(lái)逐步興起的一項(xiàng)技術(shù)需求。

同時(shí)，國(guó)內(nèi)科研及工業(yè)生產(chǎn)模式成產(chǎn)業(yè)園式布局，生產(chǎn)規(guī)模急劇擴(kuò)張，作為該產(chǎn)業(yè)服務(wù)的一部分，消光比測(cè)試儀國(guó)產(chǎn)化也開(kāi)始成熟；本文介紹了幾種美、韓及國(guó)內(nèi)的消光比測(cè)試技術(shù)供大家參考研究，共同探討技術(shù)進(jìn)步。

一、ER2200偏振消光比測(cè)試儀

•   廠商：韓國(guó)FIBERPRO

•   特性：

·        寬波長(zhǎng)范圍：1260nm－1650nm

·        50dB dynamic range of PER measurement

·        6.6mm的接口間距，插拔更安全，使用更可靠

·        寬輸入功率范圍：-40～+10dBm

·        3個(gè)模擬輸出：PER、Angle、Power

·        GPIB/RS232

·        配備實(shí)時(shí)測(cè)試軟件

參數(shù)配置：

ER2200參數(shù)配置：

ER2200、ER3000參數(shù)配置：

①可以根據(jù)用戶需要訂制適用的波段

②對(duì)更高的輸入功率，需要使用衰減器選項(xiàng)

③在150nm

④其他類型光輸入也可以適用

應(yīng)用領(lǐng)域：

1.消光比測(cè)試Polarization Extinction Ratio Measurement

    可以測(cè)試消光比(PER)，生產(chǎn)研發(fā)保偏光纖的重要特性。保偏光纖跳線和其它的保偏光纖的零附件。                                    

2. 光學(xué)偏振軸的對(duì)準(zhǔn)

對(duì)于偏振態(tài)和消光比的測(cè)試可以用來(lái)將保偏光纖和偏振軸對(duì)接，比如保偏光纖尾纖到激光器，起偏器，偏振分路器和復(fù)合器等等。通過(guò)三個(gè)用戶自定義的模擬輸出，可達(dá)到非常有效的對(duì)準(zhǔn)控制。

總介：可以快速高精度地測(cè)量消光比，偏振角度，和光功率，50dB的PER動(dòng)態(tài)測(cè)試范圍，主要應(yīng)用在保偏光纖及其零附件，與保偏和激光器，起偏器，以及其他保偏設(shè)備。

二、華纖光科消光比測(cè)試儀HXGK-X100

產(chǎn)品介紹：

濰坊華纖光電科技有限公司最新推出消光比測(cè)試儀HXGK-X100,50dB的PER動(dòng)態(tài)測(cè)試范圍,測(cè)量精度誤差為±0.1dB，可以快速高精度地測(cè)量消光比、偏振角度和光功率。

參數(shù)指標(biāo)：

操作波長(zhǎng):1260nm~ 1650nm

輸入功率范圍：–40 dBm~ 10 dBm

偏振消光比范圍:

0 ~ 40dB 注入功率 -5 ~ +10 dBm

0 ~ 45dB 注入功率 -10 ~ -5 dBm

0 ~ 35dB 注入功率 -20 ~ -10 dBm

0 ~ 25dB 注入功率 -30 ~ -20 dBm

消光比測(cè)量分辨率：0.1 dB

消光比測(cè)量精度：0.3dB （PER < 40 dB)

角度測(cè)量分辨率：0.1°

角度測(cè)量精度：±1°

功率測(cè)量分辨率：0.1 dB

功率測(cè)量精度：±0.2dB

測(cè)試速率 0.1~0.2s.

輸入接口：FC/PC

輸出參數(shù)：消光比、角度、功率

工作電流：220V 50Hz/60Hz

通信接口：RS232 / GPIB / USB 2.0

尺寸：85*210*320mm

操作溫度：10℃ ~ 40℃

應(yīng)用領(lǐng)域：光器件的偏振測(cè)量、保偏尾纖器件測(cè)試、保偏跳線生產(chǎn)、保偏器件對(duì)軸等。

三、美韓儀器主要的性能參數(shù)對(duì)比：

消光比重要指標(biāo)對(duì)比表

序號(hào) 名稱 ER2200 （韓國(guó)FIBERPRO） ERM-101（美國(guó)GP）

1 偏振角度測(cè)試精度 0.05 0.06

2 消光比測(cè)試精度 0.1db 0.3db

3 功率測(cè)量精度 0.1db 0.23db

4 輸入功率范圍 -40dbm--+10dbm - 30dbm--+10dbm

總結(jié)：ER2200 消光比內(nèi)部 光接收鏡和光接口之間只有6.684 毫米。是ERM101 所達(dá)不到

的。 所以ER2200 精度比ERM101 要高。

四、消光比測(cè)試用途

能夠迅速，準(zhǔn)確的測(cè)量光通過(guò)保偏光纖的消光比值，偏振角度以及光功率。在光纖陀螺、光纖傳感等領(lǐng)域，能夠滿足多數(shù)的光纖器件以及光纖傳感方向等類型企業(yè)和科研單位對(duì)于消光比測(cè)量的技術(shù)要求是其主要用途。

五、消光比測(cè)試原理

保偏光纖

保偏光纖是一種特制光纖，可以使線性偏振光在通過(guò)光纖時(shí)保持其偏振態(tài)。制作保偏光纖時(shí)在纖芯周圍設(shè)置對(duì)稱的應(yīng)力區(qū)域，使某個(gè)確定方向上的折射率發(fā)生改變，光在光纖內(nèi)傳播時(shí)產(chǎn)生雙折射，當(dāng)光偏振方向和保偏光纖的快軸和慢軸（通常是慢軸）匹配時(shí)，可以維持偏振態(tài)。當(dāng)光偏振方向和慢軸或者快軸成一定角度時(shí)，出射光的偏振態(tài)會(huì)因保偏光纖的長(zhǎng)度不同而不同。目前常見(jiàn)的保偏光纖有熊貓型和蝴蝶型。

PER（Polarization Extinction Ratio）偏振消光比

偏振消光比是衡量光學(xué)偏振元件的一個(gè)重要參數(shù)，用下面方法簡(jiǎn)單計(jì)算。

PER=10*lg (Pmin/Pmax)

其中，Pmin和Pmax是測(cè)量到的最小和最大光功率。HXGK-X100可快速準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)測(cè)量消光比，在測(cè)量過(guò)程中可以顯示偏振角度以及入射光功率，因此，非常適合測(cè)量保偏器件的PER使保偏光纖對(duì)準(zhǔn)到激光二極管，偏振器和其他保偏器件。

測(cè)量偏振消光比的方法

光學(xué)部分是由旋轉(zhuǎn)偏振器和探測(cè)器構(gòu)成，輸出到FC接口的光經(jīng)過(guò)直徑為1mm 的針孔后經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的偏振器進(jìn)入探測(cè)器內(nèi)，分析輸入光的偏振方向并計(jì)算偏振消光比和偏振角度。

保偏光纖（polarization maintaining fiber）的偏振消光比測(cè)量

1.  將測(cè)試取樣的保偏光纖連接到可旋轉(zhuǎn)偏振器和HXGK-X100

2.  開(kāi)機(jī)后，HXGK-X100自動(dòng)進(jìn)入偏振消光比測(cè)量狀態(tài)，并顯示此時(shí)的入射光功率和偏振角度。

3.  手動(dòng)旋轉(zhuǎn)偏振器，可以在顯示屏上看到最大的偏振消光比值，此時(shí)，入射線偏振光的偏振方向與保偏光纖的快軸或者慢軸對(duì)齊。

注意： 為準(zhǔn)確測(cè)定被測(cè)件的偏振消光比，用于測(cè)試的可旋轉(zhuǎn)偏振器的偏振消光比需高于測(cè)試取樣10 dB以上

保偏光纖的理論軸有慢軸和快軸，其中偏振器的偏光軸與慢軸一致時(shí)偏振消光比的結(jié)果較好。

LD和保偏光纖的PER測(cè)量

1.      被測(cè)的LD和保偏光纖連接到X100

2.      對(duì)保偏光纖進(jìn)行擾動(dòng)（加熱或拉長(zhǎng)）觀察PER變化

3.      PER的最小值為被測(cè)件（LD和保偏光纖）的PER

對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)保偏光纖的偏振軸

1.      保偏光纖1連接到可旋轉(zhuǎn)偏振器和X100

2.      和之前測(cè)量一樣，調(diào)節(jié)可旋轉(zhuǎn)偏振器，當(dāng)PER最大時(shí)，此時(shí)線偏振光偏振方向和保偏光纖慢軸對(duì)齊

3.      在被測(cè)件保偏光纖1和X100之間連接保偏光纖2

4.      旋轉(zhuǎn)保偏光纖2，當(dāng)PER為最大值時(shí)，此時(shí)保偏光纖1和保偏光纖2的慢軸對(duì)齊

六、常用注意事項(xiàng)及自檢規(guī)范

① 檢查接入的電源是否選擇正確

② 將電源線連接到儀器背面的交流電接入口

③ 開(kāi)啟儀器背面的電源開(kāi)關(guān)，請(qǐng)保證至少10分鐘給儀器預(yù)熱至穩(wěn)定，再進(jìn)行測(cè)量。

4、FC接口法蘭適配器微調(diào)

如發(fā)現(xiàn)輸入光功率，偏振消光比測(cè)量不準(zhǔn)確現(xiàn)象，可以微調(diào)法蘭適配器的固定螺絲，不要擰緊，尋找到最大功率的位置即可，此時(shí)消光比測(cè)試儀即工作在最佳狀態(tài)。