一種光功率和波長測量裝置的製作方法

2023-10-11 06:00:19 6

專利名稱：一種光功率和波長測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光電測量裝置，尤其是涉及一種光功率和波長測量裝置。
背景技術：
對於光纖通信網以及廣電網，為充分利用光纖線路資源，在一個光纖上常有多個波長的光信號在傳輸。比如，波分復用WDM網絡上可能有十幾個波長的雷射同時傳輸；又如，光纖到戶網絡中使用1310nm、1490nm和1550nm三個波長在同一條光纖上同時傳輸不同的信息(使用下行1490nm和上行1310nm波長傳送數據和語音，使用1550nm傳送視頻)。光功率和波長是兩個基本的光電參量，為實現通信鏈路質量監測，需要進行光功率和波長的 測量。光功率測量通常採用光功率計，波長測量則多採用光柵分光原理的光譜儀。光功率計是一種常用的光電測量裝置，在光纖通信網、廣電網施工和運維中有著廣泛的應用；而光譜儀是一種專用的測量裝置，價格昂貴、結構複雜、體積龐大，多在科研上使用，無法在工程施工和運維中應用。ILX Lightwave公司提供一種可同時實現功率和波長測量的臺式儀表,其原理為入射光經半透鏡後，功率一分為二，其中一路光信號直接到探測器轉換為電信號，另一路光信號經顏色濾光片後到達探測器並轉換為電信號，利用這兩路電信號的比值實現波長測量。由於入射光信號需要先後經過半透鏡和顏色濾光片，損耗大，不利於信號探測，功率和波長的測量精度較低。中國專利ZL201120124402. 4公開了一種可同時實現功率和波長測量的裝置，該裝置在適配器後設置一個透射率隨波長單調變化的分光片，分光片的透射光和反射光分別被第一和第二光電探測器接收，根據兩個探測器的信號比值確定入射信號的波長並計算出功率值。與以前的技術相比，該專利技術提供了一種結構簡單、體積小、成本低的光功率和波長同時測量的裝置，適合工程應用，但該技術需要製作特殊的分光膜片，生產裝配較為複雜。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種簡易的全光纖化的光功率和波長測
量裝置。本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為一種光功率和波長測量裝置，包括適配器和信號處理電路，還包括光纖耦合器、第一光電探測器和第二光電探測器，所述的適配器與光纖耦合器的輸入端相連，所述的光纖耦合器的第一輸出端與第一光電探測器相連，所述的光纖耦合器的第二輸出端與第二光電探測器相連，所述的第一光電探測器和所述的第二光電探測器與所述的信號處理電路相連。所述的光纖耦合器是一種利用熔融拉錐方式製作的功率分配光纖器件，入射光經適配器後被所述的光纖稱合器一分為二 一部分光信號進入第一光電探測器，另一部分光信號進入第二光電探測器，並且功率分配大小(即分光比)是與入射光的波長直接相關。[0008]所述的適配器為測量裝置與入射光的接口，可選用光通信上常用的適配器，如FC型、ST型、LC型、SC型、E2000中任意一種。所述的第一光電探測器和第二光電探測器具有相同的光電響應度，可選用帶光纖率禹合的InGaAs光電探測器或者Ge光電探測器。與現有技術相比，本實用新型的優點在於利用一種與分光比與波長相關的光纖耦 合器將入射光一分為二，分別進入第一光電探測器和第二光電探測器，而第一光電探測器和第二光電探測器具有相同的光電響應，根據第一光電探測器和第二光電探測器的電信號的比值可以方便地確定入射光的波長值，根據確定的波長值以及第一光電探測器或者第二光電探測器的電信號又可以方便地計算出待測光的功率值。由於光纖耦合器是一種成本低、可靠性高的常規光纖器件，其分配的光信號容易耦合到光電探測器上，因此該功率和波長測量裝置具有結構簡單、生產方便、體積小、成本低等特點，適合在光纖通信網和廣電網中大規模推廣應用。

圖I為本實用新型測量裝置的結構示意圖；圖2為本實用新型所用光纖耦合器的分光比與波長的關係圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖I所示，一種光功率和波長測量裝置，包括適配器I、光纖耦合器2、第一光電探測器3、第二光電探測器4、信號處理電路5，適配器I與光纖耦合器2的輸入端相連，光纖率禹合器2的第一輸出端與第一光電探測器3相連,光纖f禹合器2的第二輸出端與第二光電探測器4相連，第一光電探測器3和第二光電探測器4與信號處理電路4相連。適配器I為該測量裝置對外光的接口，可選用光通信上常用的適配器，如FC型、ST型、LC型、SC型、E2000中任意一種，本實施例選用FC型的適配器。光纖耦合器2為熔融拉錐型功率分配器件，可選用1X2或者2X2結構的光纖耦合器，本實施例選用國產的1X2單模光纖稱合器。第一光電探測器3和第二光電探測器4可選用帶光纖稱合的InGaAs光電探測器或者Ge光電探測器，本實施例選用國產的光纖耦合的InGaAsPIN，其在1550nm處的光電響應度為O. 9A/W。入射光SI經適配器I後被光纖稱合器2 —分為二 一部分光信號S2進入第一光電探測器3，另一部分光S3信號進入第二光電探測器4。根據光纖耦合器的分光機制，其分光比K為tan2 (Cz),其中Cz為與波長相關的參量,有
Ii it/I
,Z =---7Cl；
------------32〃y (1 + 1/F)2式中n2為光纖包層折射率，a為近似矩形的耦合區截面寬度，V為歸一化頻率。對於所選用的已知型號的光纖耦合器，上述數據均為確定的常數。圖2是典型的熔融拉錐型光纖耦合器的分光比與波長的關係圖。從圖2可以看出，入射光的波長不一樣，光纖稱合器的分光比K也不一樣。對選用的光纖稱合器，可標定出任何波長下的分光比K。[0020]根據光纖耦合器的分光比，第一探測器3接收到的光信號S2的光功率為P1=PtlSin2(Cz)，第二探測器4接收到的光信號S3的光功率為P2=PciCos2 (Cz)，其中Ptl為入射光SI的光功率。此時，第一探測器3和第二探測器4的輸出電信號幅度分別為V1= η ( λ ) sin2 (Cz)P0、V2= η (A)c0S2(Cz) P。，其中η (λ)為探測器的光電響應度。此時，第一探測器3和第二探測器4的電信號的比值+，由於光纖耦合器對於特
定波長的分光比力已知量，因此根據公式(I)就可以確定入射光的波長值λ 0入射光的波長λ確定後，根據所述探測器的光電響應特性，可知道該波長下的光電轉換效率η (λ)。因此，可根據第一探測器或者第二探測器的電信號，計算出入射光Si的功率值
Yο "(々)sin: (Cz) 77(/,)cos: (Cz)該裝置利用光纖耦合器在不同的波長下具有不同分光比，根據第一光電探測器3 和第二光電探測器4的電信號的比值}可以方便地確定入射光的波長值，進而根據第一光
V.,
電探測器3或者第二光電探測器的電信號計算出入射光的功率值，裝置簡單、生產方便、體積小、成本低等特點，適合在光纖通信網和廣電網中大規模推廣應用。
權利要求1.一種光功率和波長測量裝置，包括適配器和信號處理電路，其特徵在於還包括光纖耦合器、第一光電探測器和第二光電探測器，所述的適配器與光纖耦合器的輸入端相連，所述的光纖耦合器的第一輸出端與第一光電探測器相連，所述的光纖耦合器的第二輸出端與第二光電探測器相連，所述的第一光電探測器和所述的第二光電探測器與所述的信號處理電路相連。
2.如權利要求I所述的一種光功率和波長測量裝置，其特徵在於所述的光纖耦合器是利用熔融拉錐方式製作的功率分配光纖器件。
3.如權利要求I所述的一種光功率和波長測量裝置，所述的第一光電探測器和第二光電探測器具有相同的光電響應度。
專利摘要本實用新型公開了一種光功率和波長測量裝置，包括適配器，光纖耦合器，第一光電探測器，第二光電探測器和信號處理電路，光纖耦合器將經過適配器的入射光一分為二，分別進入第一光電探測器和第二光電探測器，由於光纖耦合器的分光比與波長相關，根據第一光電探測器和第二光電探測器的電信號的比值可以方便地確定待測光的波長值，進而計算出入射光的功率值，該功率和波長測量裝置具有結構簡單、生產方便、體積小、成本低等特點，適合在光纖通信網和廣電網中大規模推廣應用。
文檔編號G01J9/00GK202648795SQ20122032221
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者劉航傑, 塗勤昌, 胡松濤 申請人:寧波諾馳光電科技發展有限公司