[发明专利]一种光波导参数测量方法和装置

说明书

一种光波导参数测量方法和装置，属于光波技术领域。利用通过控制产生和记录不同输入条件的光脉冲在待测波导的非线性和色散以及高阶色散参数共同作用下发生的时域以及/或频谱变化的情况，利用非线性传输方程配合参数搜索算法，直接利用测量数据对待测参数进行多变量搜索，同时获取待测待波导的非线性和色散参数的数值。

技术领域

本发明涉及一种光波导参数测量方法和装置，属于光波技术领域。

背景技术

光波导通过一定的折射率结构可将光信号束缚在局部空间内沿着特定的方向传输，光纤等光波导是当前光通信，激光，传感，光子学芯片等领域的基本器件，绝大部分的光通信系统、光纤激光系统以及光子集成系统都由各种类型的光波导组成。光信号在波导中传输时会受到波导的材料和结构的影响通过波导的损耗、色散和非线性特性对光信号造成影响。因此，光波导的损耗、色散和非线性参数是光波导使用中的重要参量，在使用该波导构建系统之前必须要获取该波导的这些实际参数。

目前的测量方法，通常的测量方案是将几个参数分别使用不同的测量设备和方法进行测量。尤其是波导的色散和非线性的测量较为复杂，通常需要专用设备分别进行测量。

当前传统的色散测量方法：不同频率的电磁波在同一介质中传输的速度不同，这种现象称之为色散，对应的传输介质称之为色散介质。色散造成脉冲展宽、信号衰落等。色散由于具有频率依赖特性一般也称为色度色散。

如图1所示的现有技术色散的传统相移测量方法，该方法是测量不同波长下同一正弦调制信号的相移来得出群时延与波长的关系，进而导出色散系数的一种方法。相移法通过比较光纤基带调制信号在不同波长下的相位来确定色散特性。

图1的由光源发出的激光由信号发生器对其进行调制，调制频率为f(单位MHz,它应小于基带带宽)，调制后的激光信号去除包层模只保留导模后注入光纤中，经过长度为L的光纤传输后，波长为λ的光相对于波长为λ₀的光传输时延差为Δτ，则从光纤出射端接受到的光的调制波形相位差应满足其中，每公里的平均时延差可表示为：

其中，L为光纤长度。利用波长选择器和光电探测器配合矢量电压表和参考通道测出一组不同波长λ_i下的计算出τ_i(λ_i)，这是一组离散值，再按ITU规定的不同光纤的群时延公式进行曲线拟合，最后再通过计算，求出被测光纤的色散系数

光纤色散的基准测量法是相移法；相移法是测量不同波长下同一正弦调制信号的相移来得出群时延与波长的关系，进而导出色散系数的一种方法。相移法的本质是通过比较光纤调制信号在不同波长下的相位来确定色散特性。该方法需要使用由可调谐光源，调制器，高分辨率的高频相位仪等设备组成的复杂的专用系统设备来完成测试装置如图1所示，设备造价昂贵且只能用于测量光纤(波导)的色散特性，且测量精度有限，对应短长度的，总色散量较小的波导无法完成测量。

当前传统的非线性参数测量方法：目前的传统方法为自相位调制法，通过测量自相位调制感应相移来间接求出光纤的非线性系数，为保证测量精度，待测光纤的色散和模式特性需要提前分别进行定量测量，然后通过利用非线性传输方程进行拟合才能得到较为准确的非线性参数。因此该参数的测量精度还有赖于其他参量(色散参数等)的获取，这使得非线性参数测量难度大大提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种光波导参数测量方法和装置。

一种光波导参数测量方法，利用通过控制产生和记录不同输入条件的光脉冲在待测波导的非线性和色散以及高阶色散参数共同作用下发生的时域以及/或频谱变化的情况，利用非线性传输方程配合参数搜索算法，直接利用测量数据对待测参数进行多变量搜索，同时获取待测待波导的非线性和色散参数的数值。