[发明专利]一种光纤偏振分析仪的偏振态校准装置及校准方法

说明书

本发明针对光纤偏振分析仪特有的偏振态参数校准难题，提出了一种新型的校准装置及方法。校准装置采用整体的比对校准方法，通过标准斯托克斯矢量计直接对光纤输出光的偏振态进行标定，然后接光纤偏振分析仪进行校准；针对在定标至校准的过程中不可避免的造成光纤跳线形状改变，导致光纤输出光的偏振态与标定值产生微小差异，本发明提出利用部分测试数据对光纤形变矩阵进行标定，然后通过修正使光纤输出光偏振态的实际值与标定值保持高度一致，进一步减小校准误差。通过以上校准装置及方法方法，能够从根本上克服光纤特殊结构的不利影响，实现对光纤偏振分析仪偏振态参数的高质量校准。

技术领域

本发明属于偏振态校准技术领域，具体涉及一种光纤偏振分析仪的偏振态校准装置及校准方法。

背景技术

光纤偏振分析仪特指在光纤技术中使用的偏振测试设备，测量波长一般在1310nm和1550nm波段。光纤偏振分析仪根据组成、功能和应用不同可以分为三大类：1)单纯对光纤输出光的偏振度、偏振态等进行测试的设备，一般称为斯托克斯矢量计，主要用于光纤传输光的偏振特性分析；2)将光纤输出光的偏振特性测试作为过程量分析的设备，一般称为偏振合成分析仪，主要用于光纤传输光的偏振控制和稳定；3)将光纤输出光的偏振特性测试作为终端量分析的设备，一般称为偏振综合测试仪，主要对光纤器件及系统的偏振特性测试。

偏振态是光纤偏振分析仪测试的主要参数，为了方便通过邦加球直接观察光波偏振态的变化走势，偏振态参数通常由归一化斯托克斯矢量、偏振方位角和椭圆度等表示。近些年，随着高速光通信和高精度光纤传感技术的快速发展，光纤偏振分析仪在光纤技术中的实用价值不断提高，如何对偏振态进行高质量的校准也成为业界和计量领域的关注重点。

目前已有的偏振态参数校准方法，主要是通过空间光偏振态定标源进行实现。空间光偏振态定标源一般由旋转位移器、起偏器和延迟波片等光学器件组成，通过旋转位移器带动起偏器或延迟波片转动使输出光的偏振态产生改变，通过精确定标旋转位移器转动角度、延迟波片延迟量等对输出光的偏振态进行标定，将定标源输出光引入偏振态分析仪进行校准。这种方法在光纤偏振分析仪校准中存在一定的技术局限性，主要是由于光纤的特殊结构造成。空间光偏振态定标源与光纤偏振分析仪之间需要通过准直器、光纤跳线等进行连接，由于光纤的不均匀性、不对称性、残余应力等因素影响，空间偏振态定标源输出光经过光纤跳线后的偏振态将会产生随机改变。

现有基于空间光偏振态定标源的偏振态校准技术主要存在以下不足之处：1、空间光偏振态定标源与光纤偏振分析仪之间需要通过光纤跳线进行连接，由于光纤的特殊结构，空间偏振态定标源输出光经过光纤跳线后的偏振态将会产生随机改变，也就是说光纤输出光的偏振态与标定值将会产生未知差异。2、通过一定的技术手段可以将光纤输出光的偏振态与标定值建立对应关系，但由于原始标定值与实际测量值差异过大，这种校准在很大程度上只能被认为是一种相对校准。

发明内容

本发明针对光纤偏振分析仪特有的偏振态参数校准难题，提出了一种新型的偏振态参数校准装置及方法。

一种光纤偏振分析仪的偏振态校准装置，包括依次设置的窄线宽激光器、偏振控制器、第一准直器、起偏器、四分之一延迟波片系统、二分之一延迟波片系统、第二准直器、光纤跳线、标准斯托克斯矢量计；其中窄线宽激光器输出的激光依次通过偏振控制器、第一准直器，变为空间光后依次通过起偏器、四分之一延迟波片系统、二分之一延迟波片系统，然后通过第二准直器经过耦合进入光纤跳线的接收端，光纤跳线的输出端连接标准斯托克斯矢量计。

上述中，所述窄线宽激光器为具有相干控制模式的可调谐激光器或DFB激光器。

上述中，所述偏振控制器为自带尾纤的手动型偏振控制器。

上述中，所述四分之一延迟波片系统包括四分之一波片和旋转位移器。

上述中，所述二分之一延迟波片系统包括二分之一波片和旋转位移器。