基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法及系统与流程

文档序号:19881031发布日期:2020-02-08 12:00
基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法及系统与流程

本发明涉及光纤测量领域,特别是涉及一种基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法及系统。



背景技术:

在高速光传输系统中,光纤色散是影响传输性能的重要参数之一。因为色散的存在,不同波长的光在光纤中的传输速率是不一样的。而在光纤中传输的光信号并是不单色波,因此脉冲将会被展宽,进一步导致相邻码型之间出现串扰,从而影响通信质量。因此在光传输系统中需要利用色散补偿器件对传输光纤的色散进行补偿,然后色散补偿的前提是需要对待补偿光纤以及色散补偿器件的色散系数进行测量。

目前色散测量的方法主要有时延法、相移法以及干涉法等。这几类方法各有缺点,时延法需要成本较高的脉冲激光器,且测量精度不高。相移法所需光源要求具有高调节精度,从而使整体装置成本很高。干涉法在两束光的相干过程中容易引入误差,造成测量值的偏差。

传统孤子光谱中克利边带位置也可以用来测量腔内净色散与光纤色散,该方法需要测试孤子脉冲的宽度以及各级边带相对中心波长的偏移量,而超短脉宽的测试需要自相关仪,对准调节相对较复杂。

因此,在测量光纤色散时,如何在保证测量误差小的前提下降低测量成本、简化测量的过程,成为目前社会亟需解决的难题。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法及系统,提高光纤色散的测量精度,简化测量光纤色散的过程,降低测量光纤色散的成本。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法,用于测量光纤的色散,包括:

获取双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出的第一工作脉冲;

获取所述第一工作脉冲的第一频率间隔和第一中心波长间隔;

根据所述第一频率间隔和所述第一中心波长间隔计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一平均色散;

根据所述第一平均色散计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一净色散;

将所述双波长锁模光纤激光器内的光纤减掉设定长度,并获取所述双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出第二工作脉冲;

获取所述第二工作脉冲的第二频率间隔和第二中心波长间隔;

根据所述第二频率间隔和所述第二中心波长间隔,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二平均色散;

根据所述第二平均色散,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二净色散;

根据所述设定长度、所述第一净色散和所述第二净色散,计算光纤的色散。

可选的,根据公式

计算所述第一平均色散;

其中c为真空中的光速,n为光纤的折射率,δf1为所述第一频率间隔,δλc1为所述第一中心波长间隔,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

可选的,根据公式计算所述第一净色散;

其中,d1为所述第一净色散,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

可选的,根据公式

计算所述第二平均色散;

其中,δf2为所述第一频率间隔,c为真空中的光速,n为光纤的折射率,为所述第二平均色散,δλc2为所述第二中心波长间隔,l1为初始光纤长度,δl为剪掉的光纤的设定长度。

可选的,根据公式计算所述第二净色散;

其中,d2为所述第二净色散,l1为初始光纤长度,为所述第二平均色散。

可选的,根据公式计算光纤的色散;

其中,d为光纤的色散,d1为所述第一净色散,d2为所述第二净色散,δl为剪掉的光纤的设定长度。

为实现上述目的,本发明还提供了如下方案:

基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量系统,包括:

第一工作脉冲获取单元,用于获取双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出的第一工作脉冲;

第一频率间隔获取单元,与所述第一工作脉冲获取单元连接,用于获取所述第一工作脉冲的第一频率间隔;

第一中心波长间隔获取单元,与所述第一工作脉冲获取单元连接,用于获取所述第一工作脉冲的第一中心波长间隔;

第一平均色散获取单元,分别与所述第一频率间隔获取单元以及所述第一中心波长间隔获取单元连接,用于根据所述第一频率间隔和所述第一中心波长间隔计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一平均色散;

第一净色散获取单元,与所述第一平均色散获取单元连接,用于根据所述第一平均色散计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一净色散;

第二工作脉冲获取单元,用于将所述双波长锁模光纤激光器内的光纤减掉设定长度,并获取所述双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出第二工作脉冲;

第二频率间隔获取单元,与所述第二工作脉冲获取单元连接,用于获取所述第二工作脉冲的第二频率间隔;

第二中心波长间隔获取单元,与所述第二工作脉冲获取单元连接,用于获取所述第二工作脉冲的第二中心波长间隔;

第二平均色散获取单元,分别与所述第二频率间隔获取单元以及所述第二中心波长间隔获取单元连接,用于根据所述第二频率间隔和所述第二中心波长间隔,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二平均色散;

第二净色散获取单元,与所述第二平均色散获取单元连接,用于根据所述第二平均色散,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二净色散;

色散获取单元,分别与所述第一净色散获取单元以及所述第二净色散获取单元连接,用于根据所述设定长度、所述第一净色散和所述第二净色散,计算光纤的色散。

可选的,所述第一平均色散获取单元利用公式

获取所述第一平均色散;

其中,c为真空中的光速,n为光纤的折射率,δf1为所述第一频率间隔,δλc1为所述第一中心波长间隔,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

可选的,所述第一净色散获取单元利用公式

计算所述第一净色散;

其中,d1为所述第一净色散,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

可选的,所述色散获取单元利用公式

计算光纤的色散;

其中,d为光纤的色散,d1为所述第一净色散,d2为所述第二净色散,δl为剪掉的光纤的设定长度。

根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:

本发明在测量出待测光纤的第一频率间隔以及第一中心波长间隔之后,利用公式计算出待测光纤的第一平均色散,再根据待测光纤的第一平均色散以及待测光纤的长度计算出待测光纤的净色散。然后将待测光纤减掉设定长度,测量修剪后的待测光纤的第二频率间隔以及第二中心波长间隔,利用公式计算出第二平均色散以及第二净色散,最后根据第一净色散以及第二净色散计算出待测光纤的色散。本发明仅需测量光纤的频率间隔以及中心波长间隔,其他参数可由计算得到,在一定程度上避免了由测量相关参数造成的误差,间接的提高了测量色散值得精度。此外,本发明仅需测量待测光纤的频率间隔以及中心波长间隔,操作过程简单,使用的装置数量少,可降低测量的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法流程图;

图2为本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量系统结构图。

符号说明:

第一工作脉冲获取单元—1;第一频率间隔获取单元—2;第一中心波长间隔获取单元—3;第一平均色散获取单元—4;第一净色散获取单元—5;第二工作脉冲获取单元—6;第二频率间隔获取单元—7;第二中心波长间隔获取单元—8;第二平均色散获取单元—9;第二净色散获取单元—10;色散获取单元—11。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法及系统,提高光纤色散的测量精度,简化测量光纤色散的过程。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法流程图,如图1所示,本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法包括:

步骤101:获取双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出的第一工作脉冲。

步骤102:获取所述第一工作脉冲的第一频率间隔和第一中心波长间隔;其中,所述第一频率间隔以及所述第一中心波长间隔均由测量所得。

在本实例中,待测光纤为smf((smfibe,单模光纤),长度为14.13m,此时,测得第一中心波长间隔为28nm,第一频率间隔为982hz。

步骤103:根据所述第一频率间隔和所述第一中心波长间隔计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一平均色散;具体为,根据公式

计算所述第一平均色散;

其中c为真空中的光速,n为光纤的折射率,δf1为所述第一频率间隔,δλc1为所述第一中心波长间隔,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

根据公式计算得知,本实施例中待测光纤smf的第一平均色散为11.817ps/(nm.km)。

步骤104:根据所述第一平均色散计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一净色散;具体包括,根据公式计算所述第一净色散。

其中,d1为所述第一净色散,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

步骤105:将所述双波长锁模光纤激光器内的光纤减掉设定长度,并获取所述双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出第二工作脉冲。

其中,本实施例中的设定长度为0.5m,但并不限于此,本领域的技术人员可根据实际需要调整。

步骤106:获取所述第二工作脉冲的第二频率间隔和第二中心波长间隔;所述第二频率间隔以及所述第二中心波长间隔均由测量所得。

其中,在本实施例中,第二中心波间隔为26nm,第二频率间隔为936hz。

步骤107:根据所述第二频率间隔和所述第二中心波长间隔,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二平均色散;在本实施例中,根据公式

计算所述第二平均色散;

其中,δf2为所述第一频率间隔,c为真空中的光速,n为光纤的折射率,为所述第二平均色散,δλc2为所述第二中心波长间隔,l1为初始光纤长度,δl为剪掉的光纤的设定长度。

在本实施例中计算出的smf第二平均色散为11.615ps/(nm.km)。

步骤108:根据所述第二平均色散,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二净色散;具体为,根据公式计算所述第二净色散;

其中,d2为所述第二净色散,l1为初始光纤长度,为所述第二平均色散。

步骤109:根据所述设定长度、所述第一净色散和所述第二净色散,计算光纤的色散。其中,根据公式计算光纤的色散;

其中,d为光纤的色散,d1为所述第一净色散,d2为所述第二净色散,δl为剪掉的光纤的设定长度。

计算得出待测光纤smf的色散为17.352ps/(nm.km),与smf实际色散值18ps/(nm.km)相比,偏差率仅为3.6%。因此,本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法在简化测量程序的同时,可以保证测量的精确度。

本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法进一步公开了如下技术效果:

由上述实施例可知,依据双波长锁模脉冲rf频率间隔δf和双波长孤子脉冲的中心波长间隔δλc之间的关系可以准确测量出腔内净色散和光纤色散。值得指出的是,传统孤子光谱中克利边带位置也可以用来测量腔内净色散与光纤色散,该方法需要测试孤子脉冲的宽度以及各级边带相对中心波长的偏移量,而超短脉宽的测试需要自相关仪,对准调节相对较复杂。因此,相比于采用克利边带测试色散的方法,本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法是一种更为简单有效且计算准确的方法,具有操作简单、成本低等优点。

为实现上述目的,本发明还公开一种基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量系统,如图2所示,本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量系统包括第一工作脉冲获取单元1、第一频率间隔获取单元2、第一中心波长间隔获取单元3、第一平均色散获取单元4、第一净色散获取单元5、第二工作脉冲获取单元6、第二频率间隔获取单元7、第二中心波长间隔获取单元8、第二平均色散获取单元9、第二净色散获取单元10、色散获取单元11。

第一工作脉冲获取单元1,用于获取双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出的第一工作脉冲。

所述第一频率间隔获取单元2与所述第一工作脉冲获取单元1连接,所述第一频率间隔获取单元2用于获取所述第一工作脉冲的第一频率间隔。

所述第一中心波长间隔获取单元3与所述第一工作脉冲获取单元1连接,所述第一中心波长间隔获取单元3用于获取所述第一工作脉冲的第一中心波长间隔。

所述第一平均色散获取单元4分别与所述第一频率间隔获取单元2以及所述第一中心波长间隔获取单元3连接,所述第一平均色散获取单元4用于根据所述第一频率间隔和所述第一中心波长间隔计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一平均色散;

所述第一平均色散获取单元4利用公式

获取所述第一平均色散。

其中,c为真空中的光速,n为光纤的折射率,δf1为所述第一频率间隔,δλc1为所述第一中心波长间隔,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

所述第一净色散获取单元5与所述第一平均色散获取单元4连接,所述第一净色散获取单元5用于根据所述第一平均色散计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第一净色散;

所述第一净色散获取单元5利用公式

计算所述第一净色散;

其中,d1为所述第一净色散,l1为初始光纤长度,为所述第一平均色散。

所述第二工作脉冲获取单元6用于将所述双波长锁模光纤激光器内的光纤减掉设定长度,并获取所述双波长锁模光纤激光器双波长孤子锁模状态下输出第二工作脉冲;

所述色散获取单元6利用公式

计算光纤的色散;

其中,d为光纤的色散,d1为所述第一净色散,d2为所述第二净色散,δl为剪掉的光纤的设定长度。

所述第二频率间隔获取单元7与所述第二工作脉冲获取单元6连接,所述第二频率间隔获取单元7用于获取所述第二工作脉冲的第二频率间隔。

所述第二中心波长间隔获取单元8与所述第二工作脉冲获取单元6连接,所述第二中心波长间隔获取单元8用于获取所述第二工作脉冲的第二中心波长间隔。

所述第二平均色散获取单元9分别与所述第二频率间隔获取单元7以及所述第二中心波长间隔获取单元8连接,所述第二平均色散获取单元9用于根据所述第二频率间隔和所述第二中心波长间隔,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二平均色散。

所述第二净色散获取单元10与所述第二平均色散获取单元9连接,所述第二净色散获取单元10用于根据所述第二平均色散,计算所述双波长锁模光纤激光器腔内的第二净色散。

所述色散获取单元11分别与所述第一净色散获取单元5以及所述第二净色散获取单元10连接,所述色散获取单元11用于根据所述设定长度、所述第一净色散和所述第二净色散,计算光纤的色散。

基于现有技术,本发明基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量系统与上述基于双波长锁模光纤激光器的光纤色散测量方法相同,在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

再多了解一些
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