1.一种保偏光纤拍长的测量装置,其特征在于,包括宽谱光源(101)、光纤起偏器(102)、频谱仪(201)和计算机(202),宽谱光源(101)经过光纤起偏器(102)进入待测高双折射保偏光纤(103),待测高双折射保偏光纤(103)信号输出端连接有检偏器(104),待测高双折射保偏光纤(103)和检偏器(104)共同组成了一个马赫曾德干涉仪,马赫曾德干涉仪信号输出端有电光调制器(105),电光调制器(105)上的光载微波信号经过色散光纤(106)后入射到高速光电探测器(107)上,高速光电探测器(107)将光信号装换成微波信号并通过低噪放(108)放大,低噪放(108)输出端连接微波功分器(109),微波功分器(109)将一部分微波信号注入到电光调制器(105)中,同时将另一部分微波信号输入频谱仪(201),频谱仪(201)末端连接计算机(202);
电光调制器(105)、色散光纤(106)、高速光电探测器(107)、低噪放(108)和微波功分器(109)组成光电振荡器,且光电振荡器环路输入端与马赫曾德干涉仪的输出端相连接;
所述保偏光纤拍长的测量装置的测量原理为:通过待测高双折射保偏光纤(103)的模式双折射使得在待测高双折射保偏光纤(103)中传播的两路光的光程差不一样,而光电振荡器输出的微波信号的中心频率又跟该光程差有关,根据微波信号的中心频率就可以得到待测高双折射保偏光纤(103)的拍长,宽谱光源经过拍长为Lp的待测高双折射保偏光纤(103)后,选取合适长度的待测高双折射保偏光纤(103)使得在待测高双折射保偏光纤(103)两偏振本振轴上传输的两路光在待测高双折射保偏光纤(103)末端满足干涉条件而发生干涉,则干涉条纹的输出在频域上可表示为:其中A为干涉仪输出干涉条纹的可见度,Δω为不同干涉仪光程差时输出干涉条纹的频率间隔, 为干涉仪的相位漂移,ω0为激光器的中心圆频率, Δω可表示为:Δω=2πcLp/λ0l (2)
其中c为光速,λ0为宽谱光源(101)中心波长,l为待测高双折射保偏光纤(103)的长度, 则该干涉仪的自由光谱范围可表示为:干涉的输出光是与波长相关,其电场可表征为:
E(t)=∫E(ω)ejωtdω (4)
则宽谱光源(101)的光功率谱密度可表示为:
T(ω)=|E(ω)|2 (5)
干涉仪输出的干涉条纹经过电光调制器(105)后,光谱的每个频率分量E(ω)都被调制,并且由光电振荡器环路产生一频率为ξ的微波信号,电光调制器(105)输出的光场可表示为:E(ω)=ejωt(1+ejξt+e-jξt) (6)
光电振荡器中使用色散光纤(106)作为延迟线,该延迟线的电场传递函数可表示为:H(ω)=|H(ω)|e-jφ(ω) (7)
φ(ω)为色散光纤(106)延迟引入的相位,根据泰勒级数展开,该相位可表示为:式中,τ(ω0)为中心频率为ω0时的群时延,β为色散光纤(106)的色散,其单位为ps2/km,β可表示为:式中D(ps/km/nm)为色散光纤(106)的色散系数,λ0为宽谱光源(101)波长,根据式(5)——(9)可得光电振荡器响应函数为:其中
由此可知,光电振荡器输出的微波信号的中心频率可表示为:
由此可得待测高双折射保偏光纤(103)的拍长为:
由上式可知,根据光电振荡器输出微波信号的中心频率,宽谱光源(101)的中心波长,色散光纤(106)的色散系数和长度以及待测高双折射保偏光纤(103)的长度就能够得到待测高双折射保偏光纤(103)的拍长。
2.根据权利要求1所述的一种保偏光纤拍长的测量装置,其特征在于,待测高双折射保偏光纤(103)与光纤起偏器(102)采用熔接的方式连接,熔接角度为45°。
3.根据权利要求1所述的一种保偏光纤拍长的测量装置,其特征在于,宽谱光源(101)可采用高斯型或矩形光源作为发射光源。