光纤传感教材ch4_光纤色散测量.pptVIP

第一章 光纤的基本原理 第二章 光纤系统转换器和元件连接 第三章 光纤衰减测量 第四章 光纤色散测量;第四章 光纤色散测量;第四章 光纤色散测量;色散的测量方法可分为两类： 1．时域法。这种方法是以确定沿光纤长度方向传输的光脉冲展宽量为基础测量光纤色散系数。通常用窄脉冲调制光源做为光纤的测试信号源，故又称为脉冲法。 2．频域法。这种方法是根据被测光纤基带频响的幅频特性确定其基带响应带宽，然后确定色散系数。此方法采用频率连续可调的正弦波调制光源做为测试信号源，故也称为正弦波法或相移法。;4.2 时域法;进行时域测量需要的条件： 一系列可以使用的单色光源或一个波长连续可调的光源， 还需要一个能测量时间延迟的装置。 ;时域脉冲延迟测量方法： 测量光源 用可调谐的氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）进行测量， 并使用了锁模技术，使激光器工作在规则的脉冲模式。对腔长1.5米的激光器，布喇格声光偏转器的频率为50 MHz。系统用硅二极管探测器，其上升时间为100ps，取样示波器的上升时间为25 ps。 用具有不同铝含量的砷铝镓激光二极管做光源，激光器宽谱宽为2.5nm ，由脉冲发生器驱动， 产生半功率点为350ps的光脉冲。用四个不同波长的激光器，再利用温度调谐方法，覆盖的波长范围为180～900nm。用铟镓磷激光器可以测量1.3 μm 或1.5 μm 的波长范围。 为了测量1. 0 ～1. 6μm 的波长，最好使用喇曼激光器作为可调谐光源。;喇曼散射和（反）斯托克斯谱线 当高强度的光通过液体或固体时，在射出的波束中，除了原来人射波束外，还有新产生的波长成分。其中波长较长的部分称为斯托克斯线，强度较强；而波长较短的部分则称为反斯托克斯线。;喇曼谱中的（反）斯托克斯谱线 ;色散测量用喇曼激光器 ;当铷钇铝石榴石激光器峰值功率达到70 W 时， 可观察到在1.12 μm波长时的第一条喇曼谱线。当达到满功率(1 kW ) 时，可以看到五条以上喇曼波长，每一条以波长更短的邻近喇曼线为泵源。;;?(?)，对于L为176m低损耗单模光纤;4.2.2 模间色散的测量;考虑到实际情况，输入脉冲是有一定宽度的,可得到;图4-6 (a)使用砷化镓激光器(0.908um)做往复脉冲法的实验装置； (b)终端反射器简图 ;然后，利用公式 计算脉冲响应的均方根宽度。或者取输入脉冲和输出脉冲的反卷积，得到光纤冲击响应函数的形状、傅立叶频谱和带宽;循环脉冲测量装置;4.3 频域法;相移法光纤色散测量系统框图 ; 假设光源的调制频率为f (它应小于光纤的基带带宽)，经长度为L的光纤后，波长为λ的光相对于波长为λ0的光传播延时差为Δt，那么从光纤出射端接收到的两种光的调制波形相位差Δφ(λ)满足下式; 对于给定光源调制频率f，只要测出不同波长下的??i(?i)，计算出?i(?i)。再利用下式;矢量电压表的分辨率一般是?0.10，由它测出不同波长下正弦信号的相对相位差。;零色散点;激光器型相移法测试系统;4.3.2 模间色散测量; 利用频谱分析仪分别测出光纤输入和输出光波包络信号的频域函数Pi(ω)和Po(ω)。然后求得基带响应的幅频函数|H(ω)|＝Po(ω)／Pi(ω)。并确定被测光纤的带宽B。根据带宽B与基带响应脉冲的均方根宽度σh 的关系，即可得到由光纤色散引起的脉冲展宽量。;;;4.4 时域法和频域法的比较;在测量准确度方面，频域法优于时域法。在实际测量中，由于输入脉冲本身或光输出探测??等原因，检测到的脉冲不可能很窄。 用频域法来测量，只要根据 H(ω)＝Po(ω)/Pi(ω)测量在光纤输入端和输出端的频率响应，并求它们的商，就可以得到光纤的基带响应的幅值。 用时域法测量时，要涉及输入脉冲和输出脉冲的反卷积，计算比较复杂，准确度较差。另外，如果由时域法测量提供光纤的基带响应，还需附加一台计算机。