[发明专利]精确测量光纤三阶色散的系统及方法

说明书

本发明公开了精确测量光纤三阶色散的系统及方法，其中，系统包括：宽谱光源、分光装置、电光调制器、可编程光处理器、合光装置、光电探测器、矢量网络分析仪、处理器。通过处理器根据矢量网络分析仪输出的系统响应数据计算通带展宽因子B，并分析通带展宽因子B是否超出预设阈值，若超出，处理器迭代计算色散补偿系数，并不断控制可编程光处理器产生新的补偿基带信号，直至通带展宽因子B不超出预设阈值。当计算得到的通带展宽因子B不超出预设阈值，说明光纤中的三阶色散值被精确补偿，根据补偿量与残余量的关系，根据最终的通带展宽因子B精确确定待测光纤中的三阶色散值。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种精确测量光纤三阶色散的系统及方法。

背景技术

三阶色散是光纤的基本特征之一。通常当光脉冲远离光纤的零色散波长传播时，三阶色散的影响较小，可以被看作微扰。然而，随着过去十年对光通信速度的需求不断增加，超短脉冲传输技术变得至关重要。对于超短脉冲技术，由于脉冲的频谱宽度足够大，此时由三阶色散引入的信号失真变得显著，已经不能被当作微扰处理。在传输速度可达1Tb/s的超快光时分复用系统中(光脉冲宽度小于1ps)，三阶色散引起的脉冲脉宽展宽，峰值强度降低，脉冲分裂，边缘振荡和形状不对称等问题不可忽视。此外，在超短光孤子通信系统中，三阶色散也会导致孤子峰偏移，高阶孤子分裂等问题。

传统测量光纤中三阶色散的方法分为频域法与时域法两种。频域法又被称为调制相移法，其利用可调激光器不同光波长经过光纤传输所产生的相移来测量色散，该方法的测量精度受到可调激光器的波长精度和波长扫描步长的限制。虽然测量精度可以通过降低波长扫描步长来提高，但扫描步长的减小会导致测量时间的增加。为了在长时间的测量中减少环境温度对测量结果的影响，需要复杂的温控设备来降低温度不稳定性。色散测量的时域方法是利用不同波长脉冲在光纤中传输时间的差分获得色散。与频域测量相比，时域技术由于不需要波长扫描，所以测量速度更快，但由于采样点较少，测量精度较低。两种解决方案的共同缺点是，由于高阶色散项均与波长延时的差分有关，所以很难精确地确定光纤中高阶色散。

因此，如何精确地测量光纤中的三阶色散成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出的精确测量光纤三阶色散的系统，包括：宽谱光源、分光装置、电光调制器、可编程光处理器、合光装置、光电探测器、矢量网络分析仪、处理器。通过处理器根据矢量网络分析仪输出的系统响应数据计算通带展宽因子B，并分析通带展宽因子是否B超出预设阈值，若超出，处理器迭代计算色散补偿系数，并不断控制可编程光处理器产生新的补偿基带信号，直至通带展宽因子B不超出预设阈值。当计算得到的通带展宽因子B不超出预设阈值，说明光纤中的三阶色散值被精确补偿，根据补偿量与残余量的关系，根据最终的通带展宽因子B精确确定待测光纤中的三阶色散值。此外，基于高精度光谱产生与迭代测量，本发明可以实现的三阶色散测量不确定度为0.2％，高于传统的时域测量法。与传统的频域色散测量方法相比，本发明在相同的色散测量精度条件下，可以将测量时间从几小时降低至几分钟，从而降低了色散对环境温度的敏感性。所提出的系统非常适合于补偿超短脉冲通信链路中的三阶色散失真以及构建基于高频段的高Q值微波光子滤波器。

为此，本发明的第二个目的在于提出的精确测量光纤三阶色散的方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的精确测量光纤三阶色散的系统，包括：

宽谱光源，用于产生宽谱光信号，所述宽谱光信号用于入射到分光装置中；

所述分光装置，用于将所述宽谱光信号分成第一束宽谱光信号和第二束宽谱光信号，其中，第一束宽谱光信号用于入射到电光调制器中，第二束宽谱光信号用于入射到可编程光处理器中；