專利名稱：用于測(cè)量強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)之間相位差的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)之間相位差，尤其是，但不是唯一地，用于測(cè)定色度色散、偏振模式色散、長(zhǎng)度/距離變化等的方法和設(shè)備。
相移測(cè)量技術(shù)包括在一規(guī)定的足夠高頻率下，對(duì)CD測(cè)量通常是在至少10MHz下，用一正弦調(diào)制信號(hào)調(diào)制從一個(gè)光源(或從許多光源)發(fā)出的光強(qiáng)度。這個(gè)或每個(gè)所產(chǎn)生的強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)通常都具有一個(gè)主博里葉分量。該光信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)光路，用一光接收器檢測(cè)并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。當(dāng)經(jīng)過(guò)光路時(shí)，光信號(hào)被延遲，并因此，在到達(dá)檢測(cè)器時(shí)，相對(duì)于一基準(zhǔn)具有一個(gè)相位差。在處理以后的檢測(cè)期間，所產(chǎn)生的電信號(hào)也將經(jīng)歷相對(duì)于該基準(zhǔn)的附加延遲。
該基準(zhǔn)可以從用來(lái)調(diào)制光源的電信號(hào)—通常是從電子振蕩器導(dǎo)出，或是由第二光信號(hào)(來(lái)自同一基準(zhǔn)振蕩器的調(diào)制)產(chǎn)生的電信號(hào)導(dǎo)出，該第二光信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)不同的光路，并已由一個(gè)第二光接收器檢測(cè)。時(shí)間差通過(guò)用電子相位檢測(cè)器測(cè)定兩個(gè)電信號(hào)之間的相位差得到。
在這種已知的測(cè)量方法中，時(shí)間間隔或相位差用光接收器在電的范籌內(nèi)測(cè)量，該光接收器檢測(cè)調(diào)制光，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成待測(cè)電信號(hào)?；鶞?zhǔn)(發(fā)自基準(zhǔn)振蕩器或第二光接收器)和待測(cè)信號(hào)不沿著同一電路而行(不同的路線長(zhǎng)度、不同的增益、不同的濾波器……)，并且在電的范籌內(nèi)感生的延遲難以控制和校準(zhǔn)，并且不直接涉及光延遲。在高頻下，電子系統(tǒng)中的相位尤其難以穩(wěn)定、控制或校準(zhǔn)。因此，電子相位誤差給調(diào)制光信號(hào)相移的測(cè)量增加了不確定性。
由于只須測(cè)定電信號(hào)的相對(duì)振幅，所以可以避免在測(cè)量脈沖到達(dá)時(shí)間或電相位測(cè)量中的固有誤差。
按照本發(fā)明的第一方面，測(cè)量在同一高頻下強(qiáng)度調(diào)制的至少兩個(gè)光信號(hào)之間相位差的方法包括以下步驟單獨(dú)和組合式地按順序選擇兩個(gè)光信號(hào)，以便產(chǎn)生多個(gè)選定的光信號(hào)；從選定的光信號(hào)得到在調(diào)制頻率下并具有一系列相應(yīng)于不同光信號(hào)選擇的不同振幅的相應(yīng)電信號(hào)；和測(cè)定所述不同的振幅；及利用振幅和相位差之間的三角關(guān)系，從測(cè)得的振幅計(jì)算第一和第二光信號(hào)調(diào)制之間的相位差。
對(duì)于色度色散測(cè)量，該方法可以包括以下步驟改變兩個(gè)光信號(hào)其中之一或二者的波長(zhǎng)；測(cè)量在多個(gè)選定的波長(zhǎng)的每一個(gè)波長(zhǎng)處的相位差；及從所獲得的多個(gè)相位差和波長(zhǎng)測(cè)量得到色度色散。
對(duì)于與偏振態(tài)有關(guān)的群延遲測(cè)量，該方法可以包括以下步驟改變兩個(gè)光信號(hào)其中之一的偏振態(tài)；和測(cè)量多個(gè)不同偏振態(tài)中的每個(gè)偏振態(tài)的相位差。
對(duì)于伸長(zhǎng)測(cè)量，該方法可以包括以下步驟改變一個(gè)元件在兩個(gè)光信號(hào)其中之一所采取的傳播路線中的有效光程長(zhǎng)度；和測(cè)量多個(gè)光程長(zhǎng)度中每個(gè)光程長(zhǎng)度的相位差。
兩個(gè)光信號(hào)可以通過(guò)將從一個(gè)光源發(fā)出的強(qiáng)度調(diào)制光分裂產(chǎn)生，并沿著不同的傳播路線射出?？晒┻x擇地，光信號(hào)可以來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)不同的光源。光源可以響應(yīng)來(lái)源于基準(zhǔn)振蕩器的電調(diào)制信號(hào)提供強(qiáng)度調(diào)制。在使用多個(gè)光源的情況下，它們可以用一個(gè)信號(hào)基準(zhǔn)振蕩器控制，該基準(zhǔn)振蕩器可以提供幾個(gè)鎖相在一起的電信號(hào)。還有另一個(gè)方案是使由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的光信號(hào)通過(guò)一外部光強(qiáng)調(diào)制器。
一個(gè)光信號(hào)的一部分可以經(jīng)一第三路線傳播，產(chǎn)生一個(gè)第三強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)，該第三強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)具有在相同高頻下的調(diào)制，和一個(gè)已知的相對(duì)于其它光信號(hào)其中之一的相對(duì)傳播延遲，優(yōu)選的是在調(diào)制頻率下約為90°。因而上述多個(gè)選定的光信號(hào)還可以包括第三光信號(hào)，該第三光信號(hào)單獨(dú)選定和/或與第一和第二光信號(hào)其中之一或二者組合式選定。
按照本發(fā)明的第二方面，用于測(cè)量強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)之間相位差的設(shè)備包括用于提供第一光信號(hào)和第二光信號(hào)的裝置，該第一和第二光信號(hào)具有相同的高頻調(diào)制；用于單獨(dú)或組合式按順序選擇第一和第二光信號(hào)的選擇裝置；用于從選定的光信號(hào)導(dǎo)出相應(yīng)電信號(hào)的裝置，該電信號(hào)具有一系列相應(yīng)于不同選擇的不同振幅；用于測(cè)定振幅的裝置；和用于利用振幅和相位之間的三角關(guān)系，從振幅計(jì)算第一和第二光信號(hào)之間相位差的裝置。
下面將參照附圖僅以舉例的方式說(shuō)明本發(fā)明的一些實(shí)施例。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是用于測(cè)量在相同高頻下強(qiáng)度調(diào)制的光信號(hào)之間相位差的設(shè)備示意圖。
圖2示出一種改進(jìn)的相位差測(cè)量設(shè)備；圖3是用圖1的相位差測(cè)量設(shè)備測(cè)量色度色散的設(shè)備示意方框圖；和圖4是可供選擇的光源配置詳圖；
本發(fā)明的各實(shí)施例只測(cè)量用相同的高頻調(diào)制信號(hào)調(diào)制的一些光信號(hào)的調(diào)制振幅，并根據(jù)三角關(guān)系進(jìn)行一系列計(jì)算，以便從不同的振幅測(cè)量中求出光學(xué)信號(hào)之間相位差的大小。由于調(diào)制頻率是已知的(例如100MHz)，所以可以把相位差轉(zhuǎn)換成時(shí)間差或相對(duì)群延遲。本發(fā)明的另一些實(shí)施例測(cè)量相位差/相對(duì)群延遲方面的變化，以便確定，例如，色度色散、偏振模式色散、伸長(zhǎng)，等。
首先將說(shuō)明測(cè)量相位差的基本方法。參見(jiàn)圖1，要對(duì)其間的相位差進(jìn)行測(cè)量的強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)S1和S2，分別通過(guò)光路P1和P2輸送到選擇裝置12的輸入口20/1和20/2上。光信號(hào)S1和S2用一個(gè)或多個(gè)光源(圖1中未示出)輸送，該光源可以是設(shè)備的一部分或者可以是分開(kāi)的。在無(wú)論哪一種情況下，光信號(hào)S1和S2都可以用任何合適的裝置，如光波導(dǎo)，例如光纖、或自由空間耦合，引入輸入口20/1和20/2。當(dāng)接收時(shí)，信號(hào)S1的調(diào)制具有振幅A01和相位φ1，而信號(hào)S2的調(diào)制具有振幅A02和相位φ2。選擇裝置12分別接收光信號(hào)S1和S2，選擇兩個(gè)光信號(hào)S1和S2的不同置換并把這些選擇加到光檢測(cè)器14上，該光檢測(cè)器14把它們轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，并把該電信號(hào)提供給信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16，在該信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16處，將電信號(hào)放大和濾波，以便檢測(cè)高頻調(diào)制，該高頻調(diào)制的峰間幅度隨不同的置換選擇而改變。信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16將提取出的高頻調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)變成一個(gè)變動(dòng)的直流(dc)信號(hào)，測(cè)量它的不同振幅并產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字值。將數(shù)字化的振幅值輸送到控制和計(jì)算裝置18上，該控制和計(jì)算裝置18可以是集成式微型計(jì)算機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)。以后面所述的方式，控制和計(jì)算裝置18利用振幅來(lái)分別計(jì)算信號(hào)S1和S2的調(diào)制之間相位差φ＝φ1-φ2。控制和計(jì)算裝置18還控制選擇裝置12和信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16，以便使振幅測(cè)量和光信號(hào)選擇同步。
在選擇裝置12內(nèi)，光信號(hào)S1和S2分別通過(guò)光路P1和P2的分開(kāi)部分。為方便起見(jiàn)，在兩個(gè)光路中的相似元件具有同樣的標(biāo)號(hào)，但帶有適當(dāng)?shù)母綐?biāo)/1或/2。這樣，在選擇裝置12中，輸入口20/1和20/2分別利用光纖22/1和22/2耦合到準(zhǔn)直器24/1和24/2上，該準(zhǔn)直器24/1和24/2設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)的開(kāi)槽輪26的一側(cè)。設(shè)置在開(kāi)槽輪26另一側(cè)的兩個(gè)準(zhǔn)直器28/1和28/2，分別與準(zhǔn)直器24/1和24/2配準(zhǔn)，因此，如果開(kāi)槽輪26多個(gè)槽的其中之一插在無(wú)論是準(zhǔn)直器24/1和28/1之間或者準(zhǔn)直器24/2和28/2之間，則光信號(hào)S1和S2其中相應(yīng)的一個(gè)將通過(guò)，分別經(jīng)由兩個(gè)光纖30/1和30/2其中對(duì)應(yīng)的一個(gè)到達(dá)組合器32。組合器32把光信號(hào)，或者如果兩個(gè)光信號(hào)都通過(guò)的話把光信號(hào)的組合，在光路34(該光路34可以是光纖或空氣)輸送到光檢測(cè)器14上。
開(kāi)槽輪26中的各槽如此設(shè)置，以便在不同的旋轉(zhuǎn)角下，選擇光束S1和S2的不同置換來(lái)通過(guò)開(kāi)槽輪26。選擇順序包括單獨(dú)信號(hào)S1、單獨(dú)信號(hào)S2、信號(hào)S1和S2一起、及信號(hào)S1和S2都沒(méi)有這樣一組選擇。
開(kāi)槽輪26在控制和計(jì)算裝置18的控制下，通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置36連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此選擇順序可以重復(fù)許多次?？刂坪陀?jì)算裝置16計(jì)算并存儲(chǔ)每組選擇的相位差φ并可以取平均值，以便得到平均相位差φav。
現(xiàn)在將說(shuō)明其中控制和計(jì)算裝置18從振幅A01和A02(及組合信號(hào)的振幅)計(jì)算相位差φ的方法。
在到達(dá)光檢測(cè)器14時(shí)，光路P1中的信號(hào)S1具有強(qiáng)度調(diào)制對(duì)應(yīng)于其主傅里葉分量的最大振幅為A01和相位為φ1，該強(qiáng)度調(diào)制可以寫成
A1＝A01Sin(2πfmodt+φ1)式中，fmod是調(diào)制頻率。同樣，對(duì)光路P2中的信號(hào)S2；A2＝A02Sin(2πfmodt+φ2)組合器32將來(lái)自光纖30/1和30/2二者的光組合，以便產(chǎn)生一個(gè)組合的信號(hào)，該組合信號(hào)的振幅可以寫成A＝A1+A2＝A12Sin(2πfmodt+φ0)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)之后，信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16按時(shí)測(cè)量相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)輪26不同槽選擇的電信號(hào)的振幅。振幅的開(kāi)始測(cè)量將包括儀器調(diào)整偏差。利用在光檢測(cè)器14上沒(méi)有光的情況下，亦即，在開(kāi)槽輪26擋住準(zhǔn)直器24/1和24/2與它們的配對(duì)物28/1和28/2之間的通路以致沒(méi)有信號(hào)通過(guò)的情況下，進(jìn)行測(cè)量，來(lái)消除這種調(diào)整偏差，以便傳送到計(jì)算裝置18上的測(cè)量包括調(diào)制振幅A12、A01和A02，該調(diào)制振幅A12、A01和A02分別相應(yīng)于選擇信號(hào)S1和S2二者、單獨(dú)信號(hào)S1，和單獨(dú)信號(hào)S2?？刂坪陀?jì)算裝置18將它們處理如下因?yàn)锳12＝[A012+A022+2A01A02cos(φ1-φ2)]1/2則cos(φ1-φ2)＝[A122-A012-A022]/(2A01A02)并且相位差φ＝(φ1-φ2)＝arc cos[(A122-A012-A022/(2A01A02)]常常，相位差φ將不是所考慮的變量。在許多應(yīng)用中，更有用的是知道等效的時(shí)間差或相對(duì)群延遲。由于調(diào)制頻率fmod是已知的，所以時(shí)間差/相對(duì)群延遲可以從相位差計(jì)算出來(lái)。
在理論上，這些測(cè)量用于得到相位差(及因此時(shí)間差)是足夠的，并且對(duì)于相位差接近90°這一般是適用的。然而，實(shí)際上，當(dāng)相位差接近于零(或者π弧度的整數(shù)倍)時(shí)，該結(jié)果對(duì)振幅測(cè)量中的微小誤差很敏感。因此，優(yōu)選的是增加一第三光信號(hào)并因此有助于更大數(shù)量的選擇。通過(guò)將一個(gè)分光器和另一對(duì)準(zhǔn)直器加到選擇裝置12上，同時(shí)增加開(kāi)槽輪中的槽數(shù)目，和對(duì)控制和計(jì)算裝置18中的軟件作相應(yīng)修改以便供附加的選擇用，就可以做到這點(diǎn)。
如圖2所示，這種改進(jìn)的選擇裝置12包括一個(gè)分光器38，設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)開(kāi)槽輪26一側(cè)上的第一組三個(gè)準(zhǔn)直器24/1、24/2和24/3，及設(shè)置在開(kāi)槽輪26另一側(cè)上的第二組三個(gè)準(zhǔn)直器28/1、28/2和28/3。準(zhǔn)直器28/1、28/2和28/3的輸出，如前所述，通過(guò)光纖30/1、30/2和30/3輸送到組合器32上，該組合器32將信號(hào)轉(zhuǎn)送到光檢測(cè)器14上。將從光檢測(cè)器14出來(lái)的相應(yīng)的組合電信號(hào)轉(zhuǎn)送到信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16，用于放大、濾波、振幅檢測(cè)和數(shù)字化，上述操作采用常規(guī)技術(shù)，此處無(wú)需詳細(xì)說(shuō)明。
將改進(jìn)的選擇裝置12的輸入口20/2，如前所述，通過(guò)一段光纖22/2，直接耦合到第二準(zhǔn)直器24/2上。然而，光纖22/1把準(zhǔn)直器24/1連接到分光器38的輸出口40上，該分光器38具有它的輸入口42，輸入口42通過(guò)光纖44連接到選擇裝置12的輸入口20/1上。分光器38的第二輸出口46通過(guò)光纖22/3連接到第三準(zhǔn)直器24/3上。分光器38把從光纖44出來(lái)的光分裂成兩個(gè)光信號(hào)S1和S3。信號(hào)S1沿著光路P1傳播，該光路P1現(xiàn)在還包括分光器38和光纖44。信號(hào)S3沿著光路P3傳播，該光路P3包括光纖44、分光器38、光纖22/3、準(zhǔn)直器24/3和28/3及它們之間的空氣間隙、光纖30/3、及組合器32。
光路P3比光路P1長(zhǎng)的量，足以在調(diào)制信號(hào)的頻率下產(chǎn)生約90°的相移。準(zhǔn)直器28/1、28/2和28/3接收成不同組合的準(zhǔn)直光，這些不同的組合由開(kāi)槽輪26中的槽來(lái)決定，當(dāng)然，該開(kāi)槽輪26將具有不同的槽圖案，因?yàn)楝F(xiàn)在在各種不同置換中有三個(gè)待選擇的光信號(hào)S1、S2和S3。準(zhǔn)直器28/1、28/2和28/3分別通過(guò)光纖30/1、30/2和30/3將不同的選擇傳送到組合器32，組合器32將它們組合，并把組合后的光輸送到光檢測(cè)器14。優(yōu)選的是，組合器32是一組三個(gè)準(zhǔn)直器，每個(gè)光纖用一個(gè)準(zhǔn)直器，捆扎在一起，并且后面有合適的透鏡。可供選擇地，組合器32可以是一組具有合適耦合比的熔接式光纖光耦合器。
因此，在這種情況下，穿過(guò)選擇裝置12的光學(xué)部分有三個(gè)光路P1、P2和P3。第一光路P1構(gòu)成裝置的0°基準(zhǔn)光路，而具有較長(zhǎng)光程長(zhǎng)度的第三光路P3包括一個(gè)90°基準(zhǔn)光路。這兩個(gè)光路之間的光程差等于Δ/=C(4N+1)4nfmod]]>式中△/是光程長(zhǎng)度差，C是真空中的光速，N是0和∞之間的整數(shù)，n是光纖22/3纖芯的折射指數(shù)和fmod是光的高調(diào)制頻率。即使光程長(zhǎng)度是這樣，以致當(dāng)重新組合時(shí)，在兩個(gè)光路P1和P3中的調(diào)制光信號(hào)沒(méi)有正好90°的相位差，這個(gè)相位差也如前所述可以測(cè)量并供計(jì)算用。第二光路P2載運(yùn)從光纖輸入口20/2出來(lái)的光信號(hào)。
現(xiàn)在對(duì)通過(guò)開(kāi)槽輪26的光束有八種可能的組合，亦即(i)單獨(dú)信號(hào)S1；(ii)單獨(dú)信號(hào)S2；(iii)單獨(dú)信號(hào)S3；(iv)信號(hào)S1+信號(hào)S2；(v)信號(hào)S1+信號(hào)S3；(vi)信號(hào)S2+信號(hào)S3；(vii)三個(gè)信號(hào)都沒(méi)有；和(viii)所有三個(gè)信號(hào)S1、S2和S3。為方便起見(jiàn)，組合(viii)不用，因此開(kāi)槽輪26在低頻(通常傾向于幾百赫茲)下，通過(guò)前七種可能的組合(i)-(vii)重復(fù)循環(huán)。
光檢測(cè)裝置14檢測(cè)從組合器32出來(lái)的組合光信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16將電信號(hào)放大和濾波，并對(duì)每種由開(kāi)槽輪26作出的選擇測(cè)量一個(gè)與峰間調(diào)制振幅成比例的信號(hào)。信號(hào)調(diào)節(jié)裝置16將振幅數(shù)字化，并將這些值傳送到計(jì)算裝置18，計(jì)算裝置18計(jì)算相位或相對(duì)群延遲數(shù)據(jù)?？刂坪陀?jì)算裝置18如此控制開(kāi)槽輪26，以使振幅測(cè)量對(duì)應(yīng)于開(kāi)槽輪26的不同位置。在這種情況下，并假定光路P3比光路P1長(zhǎng)，形成一個(gè)90°相位，則用于計(jì)算相位差φ＝φ1-φ2的方法如下信號(hào)選擇單獨(dú)S1、單獨(dú)S2、信號(hào)S1+信號(hào)S2、及沒(méi)有信號(hào)，得到如前面參照?qǐng)D1所述的相同結(jié)果。若用單獨(dú)信號(hào)S2、單獨(dú)信號(hào)S3、和信號(hào)S2+信號(hào)S3，則我們得到另一種等效關(guān)系；cos(φ2-φ3)＝(A232-A022-A032)/(2A02A03)和，由于φ1和φ3之間的90°關(guān)系；sin(φ1-φ2)＝(A232-A022-A032)/(2A02A03)和，最后
φ1-φ2＝arctan{[(A232-A022-A032)(2A01A02)]/[(A122-A012-A022)(2A02A03)]}或更完整地，以弧度φ1-φ2＝arg{[(A122-A012-A022)/(2A01A02)]+i[(A232-A022-A032)/(2A02A03)]}應(yīng)該理解，如果光路P3比光路P1短，也產(chǎn)生90°的相移，可以進(jìn)行類似的計(jì)算，但正弦函數(shù)的符號(hào)改變，亦即，是負(fù)的。
盡管使用第三光路P3要求這種稍微更復(fù)雜的開(kāi)關(guān)方案，但有利的是它使整個(gè)過(guò)程對(duì)測(cè)量誤差不太敏感。為了還要更完全和自動(dòng)較正，假如光路1和3之間的相位差不是正好90°，則可以測(cè)量信號(hào)S1+信號(hào)S3的振幅，并相應(yīng)地修正上述方程，利用附加的光路，該附加的光路具有實(shí)際長(zhǎng)度增加量等于在高調(diào)制頻率下相移90°，其優(yōu)點(diǎn)是，使得相位差，和因此使群延遲，能在2π弧度(整個(gè)循環(huán))范圍內(nèi)測(cè)量，而不是在兩光路方法情況下只在π弧度范圍內(nèi)測(cè)量。
利用上述相位差測(cè)量方法中的無(wú)論哪種方法，通常優(yōu)選的是，通過(guò)在比高頻強(qiáng)度調(diào)制低得多的頻率下重復(fù)選擇順序，重復(fù)相位差測(cè)量許多次。然后可以對(duì)許多循環(huán)計(jì)算平均相位差，以便得到更精確的值。低頻循環(huán)越快，排除所謂的1/f噪音，亦即，與任何兩個(gè)振幅測(cè)量之間的時(shí)間差有關(guān)的噪音，更好；這個(gè)時(shí)間越短，則1/f噪音效應(yīng)越低。
如前所述，上述用于測(cè)量強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)之間相位差的裝置和方法中的任何一種，都可以用于許多應(yīng)用中。圖3示出應(yīng)用于測(cè)量被測(cè)器件(DUT)或被測(cè)光纖(FUT)50中的色度色散，該DUT或FUT 50在一端連接到多波長(zhǎng)光源裝置54的輸出口52上，而在另一端連接到分光器58的輸入口56上。分光器58的一個(gè)輸出口60通過(guò)光纖62直接耦合到相位差測(cè)量裝置10的輸入口20/1上，并向其輸送強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)S1。分光器58的第二輸出口64通過(guò)光纖66耦合到可調(diào)濾光器68上，該濾光器68由控制和計(jì)算裝置18控制?？烧{(diào)濾光器68的輸出口70通過(guò)光纖72耦合到相位差測(cè)量裝置10的輸入口20/2上，并給其輸送強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)S2。優(yōu)選的是，分光器58是一個(gè)分復(fù)用濾光器(drop filter)，但可用一光學(xué)寬帶3dB熔接式光纖光耦合器，或者具有不同耦合比的另一種耦合器代替。
假定第一光路P1具有一第一傳輸參數(shù)值，亦即波長(zhǎng)λ1，并且沿著它通過(guò)的信號(hào)到達(dá)光檢測(cè)器14，該信號(hào)具有第一群延遲t1，和假定第二光路P2具有一第二傳輸參數(shù)值λ2，和相應(yīng)的信號(hào)在到達(dá)光檢測(cè)器14時(shí)具有一第二群延遲t2，則相應(yīng)測(cè)得的相位差φ1-φ2與群延遲差t1-t2成正比。應(yīng)該理解，每條光路都是從光源延伸到光檢測(cè)器14。
在操作時(shí)，控制和計(jì)算裝置18控制可調(diào)濾光器68，以便選擇多個(gè)不同的用于光信號(hào)S2的波長(zhǎng)，并對(duì)每個(gè)由可調(diào)濾光器68選定的不同波長(zhǎng)計(jì)算φ1-φ2值，并利用該數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算DUT/FUT 50的色度色散。
光源裝置54提供具有至少兩個(gè)波長(zhǎng)的光，為了測(cè)量色度色散，這是必要的。光的強(qiáng)度(亦即，光功率)用一從振蕩器74發(fā)出的高頻電子信號(hào)在高頻下調(diào)制，該振蕩器74，例如，調(diào)制輸送到光學(xué)上寬帶發(fā)光二極管76上的電流。然而，可供選擇地，如圖4所示，調(diào)制可以用一外部的、例如電光調(diào)制器或聲光調(diào)制器78進(jìn)行，該調(diào)制器78由振蕩器74控制。這些提供調(diào)制的可供選擇的方法也可應(yīng)用于單個(gè)光源。
調(diào)制后的光沿著/穿過(guò)DUT/FUT 50傳播。高頻強(qiáng)度調(diào)制以一個(gè)速度傳播，該速度通常視光波長(zhǎng)和輸入光偏振而定。為了確定色度色散，測(cè)量不同光波長(zhǎng)下調(diào)制之間的傳播時(shí)間差。為了測(cè)量正確值，必須用例如，一個(gè)非偏振源，對(duì)偏振效應(yīng)進(jìn)行平均、校正或補(bǔ)償。
分光器58以一種預(yù)定的方式將從DUT/FUT 50出來(lái)的光分光，以便提供光信號(hào)S1和S2。光信號(hào)S1具有一固定的中心波長(zhǎng)和固定的光學(xué)半高全寬度，通過(guò)光纖62直接輸送到測(cè)量裝置10的第一輸入口20/1，亦即，其波長(zhǎng)沒(méi)有改變，并用作基準(zhǔn)。其余的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖66傳送到可調(diào)濾光器68?？烧{(diào)濾光器由控制和計(jì)算裝置18控制，以便在光信號(hào)S2通過(guò)光纖72輸送到測(cè)量裝置10的第二輸入口20/2之前，改變光信號(hào)S2的波長(zhǎng)。在光源76是一種光學(xué)上寬帶發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)的情況下，可調(diào)濾光器68可以是一種薄膜干涉濾光片、光柵單色器、聲光濾光器或其它可選擇不同波長(zhǎng)的器件。
應(yīng)該注意，DUT/FUT 50可以安放在組合器32和光檢測(cè)器14之間，亦即，可以在DUT/FUT 50的入口端處進(jìn)行濾光、分光、修改、切換(轉(zhuǎn)換)和重新組合。濾光可以在光源和光檢測(cè)器之間的任何地方進(jìn)行?；鶞?zhǔn)光可以通過(guò)或者不通過(guò)DUT-FUT。
測(cè)量裝置10的輸出，是一種代表一序列不同振幅測(cè)量的數(shù)字化信號(hào)，它被輸送到一個(gè)控制和計(jì)算裝置18，該控制和計(jì)算裝置18，如前所述，計(jì)算在由可調(diào)濾光器68所設(shè)定的波長(zhǎng)處的相位差φ?？刂坪陀?jì)算裝置18把相位差值和可調(diào)濾光器68的中心波長(zhǎng)值一起，存儲(chǔ)在例如計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器(未示出)中。然后控制和計(jì)算裝置18改變可調(diào)濾光器68的中心波長(zhǎng)，重復(fù)測(cè)量新波長(zhǎng)的相位差，并存儲(chǔ)新波長(zhǎng)的相位差值。對(duì)可調(diào)濾光器68的許多中心波長(zhǎng)重復(fù)這個(gè)過(guò)程，同時(shí)控制和計(jì)算裝置18計(jì)算和存儲(chǔ)每次的時(shí)間延遲差和波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。當(dāng)積累了充足的數(shù)據(jù)時(shí)，控制和計(jì)算裝置18利用存儲(chǔ)的時(shí)間延遲數(shù)據(jù)和波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，按用戶限定的方法或按任何標(biāo)準(zhǔn)化方法(纖維光學(xué)測(cè)試程序(FOTP)169、FOTP 175)，計(jì)算色度色散。用于從時(shí)間延遲數(shù)據(jù)和波長(zhǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算色度色散的方法在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的，因此此處將不再說(shuō)明。
應(yīng)該理解，相位差測(cè)量可以用如上所述的改進(jìn)測(cè)量裝置10(圖2)和相關(guān)的方法進(jìn)行。
應(yīng)該注意，調(diào)制頻率通常將高于10MHz，以便它具有一個(gè)周期，該周期短到足夠精密地測(cè)量色度色散，此外該周期還要長(zhǎng)到足以持續(xù)至少如待測(cè)的最長(zhǎng)時(shí)間差那樣長(zhǎng)。另外，它必需比開(kāi)槽輪26中每個(gè)槽跨過(guò)光路所花的時(shí)間短得多。
還應(yīng)該理解，多波長(zhǎng)光源76和可調(diào)濾光器68可以用一個(gè)窄帶可調(diào)光源(和合適的基準(zhǔn)光源)代替，該窄帶可調(diào)光源由控制和計(jì)算裝置18控制。
還應(yīng)該理解，色度色散可以通過(guò)在施加到選擇裝置12的輸入口20/1和20/2之前改變兩個(gè)信號(hào)的波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量。
本發(fā)明不限于測(cè)量色度色散，而是可用于各種其它的應(yīng)用。例如，它可以用來(lái)測(cè)量偏振模式色散。如果各光路之間的差別僅是光路長(zhǎng)度，則它可用來(lái)測(cè)量光路長(zhǎng)度差。
上述相位差測(cè)量方案，可用來(lái)測(cè)量已通過(guò)DUT或FUT的不同偏振狀態(tài)的高頻調(diào)制光信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)間延遲。在多個(gè)測(cè)量波長(zhǎng)處，記錄對(duì)應(yīng)于所有偏振狀態(tài)其最大相對(duì)時(shí)間延遲以及所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
該設(shè)備可在許多方面與圖3所示的色度色散測(cè)量設(shè)備相同。高頻強(qiáng)度調(diào)制多波長(zhǎng)非偏振光源耦合到DUT/FUT中。在DUT/FUT輸出端處，分光器58提出一個(gè)集中在一特定波長(zhǎng)上的非偏振光部分。這是施加到選擇裝置12(在測(cè)量裝置10中)的口20/1上的基準(zhǔn)信號(hào)S1。其余的光進(jìn)入低偏振相關(guān)損耗(PDL)可調(diào)單色器(亦即可調(diào)濾光器68)上。其差別在于在可調(diào)濾光單色器68之后，有一個(gè)偏振控制器80(在圖3中用虛線示出)，該偏振控制器80包括每個(gè)偏振態(tài)(SOP)，后面是一個(gè)偏振器82(也用虛線示出)。改變這個(gè)光路中選定的SOP，以便找出相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)S1的最小和最大的相移。計(jì)算這些最小和最大相移之間的差值，然后與波長(zhǎng)一起存儲(chǔ)。對(duì)另一些波長(zhǎng)重復(fù)該方法。這些在多個(gè)波長(zhǎng)處測(cè)得的相移差(或群延遲差)代表作為波長(zhǎng)的函數(shù)的微分群延遲(DGD)(群延遲的最大差等于低PDL條件下的DGD，但對(duì)大的PDLs(＞1dB)則不是如此)。這個(gè)數(shù)據(jù)可以被處理，以便在測(cè)量波長(zhǎng)范圍內(nèi)，計(jì)算DGD平均值或均方根(rms)，或者按照標(biāo)準(zhǔn)化方法(例如FOTP 122)計(jì)算其它的偏振模式色散(PMD)統(tǒng)計(jì)值。
為了測(cè)量光路長(zhǎng)度差，在光路2中引入一個(gè)變化的光路長(zhǎng)度，可以例如，通過(guò)拉伸被測(cè)光纖產(chǎn)生。因?yàn)橹恍枰粋€(gè)波長(zhǎng)，所以可調(diào)濾光器68可以省去，并且光源可以不必是寬帶的。另外，分光器58不必是一種引出濾光器。群延遲差測(cè)量可以按時(shí)重復(fù)進(jìn)行。這些重復(fù)測(cè)量表明DUT或FUT的伸長(zhǎng)或壓縮。
應(yīng)該注意，本發(fā)明包括裝備有合適的控制接口和用戶軟件的設(shè)備，供與一分開(kāi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)一起使用。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明各實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，在強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)之間的相位差，可以通過(guò)只測(cè)量振幅來(lái)確定，這避免了在用于測(cè)量脈沖到達(dá)時(shí)間或電相移技術(shù)中固有的困難。更具體地說(shuō)，由光檢測(cè)器所產(chǎn)生的調(diào)制電信號(hào)相位不再予以關(guān)注，因而大大減化了檢測(cè)方法。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量在相同調(diào)制頻率下調(diào)制的至少第一和第二強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)(S1、S2)之間相位差的方法，其特征在于以下步驟(i)單獨(dú)地和然后組合式按順序選擇兩個(gè)光信號(hào)；(ii)在調(diào)制頻率下從選定的光信號(hào)導(dǎo)出一個(gè)相應(yīng)的電信號(hào)，此電信號(hào)具有一系列相應(yīng)于不同的光信號(hào)選擇的不同的振幅，并測(cè)定不同的振幅；和(iii)利用振幅和相位角之間的三角關(guān)系，從測(cè)得的振幅計(jì)算第一和第二調(diào)制光信號(hào)之間的相位差(φ1-φ2)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于振幅相應(yīng)于單獨(dú)第一光信號(hào)(S1)和第二光信號(hào)(S2)其中的每一個(gè)，及第一和第二光信號(hào)的總和。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于振幅相應(yīng)于沒(méi)有選定的光信號(hào)(S1、S2)中的任一個(gè)，并且用此振幅值來(lái)進(jìn)行偏置校正。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于在第一光信號(hào)(S1)具有這樣的強(qiáng)度調(diào)制振幅A1＝A01sin(2πfmodt+φ1)，式中A01是主傅里葉分量的最大振幅和φ1是主傅里葉分量的相位，第二光信號(hào)(S2)具有這樣的強(qiáng)度調(diào)制振幅A2＝A02sin(2πfmodt+φ2)，式中A02是主傅里葉分量的最大振幅和φ2是主傅里葉分量的相位，及式中fmod是調(diào)制頻率，并且組合的信號(hào)具有振幅A＝A1+A2＝A12sin(2πfmodt+φ0)的情況下，控制和計(jì)算裝置(18)計(jì)算相位差(φ)為φ＝φ1-φ2＝arccos[(A122-A012-A022/(2A01A02)]。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于以下附加的步驟(iv)提供一個(gè)在上述高頻下強(qiáng)度調(diào)制的第三光信號(hào)(S3)，該第三光信號(hào)調(diào)制相對(duì)于第一和第二光信號(hào)中任一個(gè)都具有一預(yù)定的相位差；和(v)單獨(dú)選擇第三光信號(hào)及選擇第三光信號(hào)與第一和第二光信號(hào)中任一或二者組合，以便產(chǎn)生一個(gè)附加的光信號(hào)選擇，使得上述相應(yīng)的電信號(hào)具有相應(yīng)于附加選擇的附加振幅，并且其中振幅測(cè)定步驟也測(cè)定該附加振幅，以及計(jì)算第一和第二光信號(hào)之間相位差的步驟考慮所有三種光信號(hào)的振幅和相位之間的三角關(guān)系。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述振幅相應(yīng)于單獨(dú)的第一、第二和第三光信號(hào)中的每一個(gè)，第一與第二光信號(hào)的總和，第一和第三光信號(hào)的總和，以及第二與第三光信號(hào)的總和。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述振幅還相應(yīng)于所有三個(gè)光信號(hào)的總和。
8.按照權(quán)利要求5、6或7所述的方法，其特征在于在第一光信號(hào)(S1)具有這樣的振幅強(qiáng)度調(diào)制A1＝A01sin(2πfmodt+φ1)，式中A01是主傅里葉分量的最大振幅和φ1是主傅里葉分量的相位，第二光信號(hào)(S2)具有這樣的振幅強(qiáng)度調(diào)制A2＝A02sin(2πfmodt+φ2)，式中A02是主傅里葉分量的最大振幅和φ2是主傅里葉分量的相位，第三光信號(hào)(S3)具有這樣的振幅強(qiáng)度調(diào)制A3＝A03sin(2πfmodt+φ3)，式中A03是主傅里葉分量的最大振幅和φ3是主傅里葉分量的相位，及式中fmod是調(diào)制頻率，控制和計(jì)算裝置(18)計(jì)算相位差(φ)為φ1-φ2＝arctan{[(A232-A022-A032)(2A01A02)]/[(A122-A012-A022)(2A02A03)]}。
9.按照權(quán)利要求5、6、7或8所述的方法，其特征在于在上述高頻下，預(yù)定的相位差包括約90°。
10.按照權(quán)利要求5-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于其中一個(gè)選擇不選擇上述光信號(hào)，并且用相應(yīng)的振幅測(cè)量作為其它振幅測(cè)量的偏置校正。
11.按照任何上述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于第一和第二光信號(hào)通過(guò)將發(fā)自單一光源的單個(gè)強(qiáng)度調(diào)制光束分裂來(lái)提供，該單一光源由一基準(zhǔn)振蕩器控制。
12.按照權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第一和第二光信號(hào)分別由第一和第二光源提供，上述第一和第二光源由來(lái)自一基準(zhǔn)振蕩器的鎖相信號(hào)控制。
13.按照權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第一和第二光信號(hào)由一個(gè)光源提供并由一光調(diào)制器調(diào)制。
14.按照權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于第一和第二光信號(hào)分別由第一和第二光源提供，并由一光調(diào)制器調(diào)制。
15.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于第三光信號(hào)通過(guò)將第一和第二強(qiáng)度調(diào)制光束其中之一分裂來(lái)提供。
16.按照任何上述權(quán)利要求所述的方法，其特征還在于以下步驟使強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)(S1、S2)中之一或二者通過(guò)一選定的光學(xué)元件(50)；對(duì)光信號(hào)許多不同光波長(zhǎng)的每一個(gè)光波長(zhǎng)實(shí)施相位差測(cè)量步驟；以及利用最終產(chǎn)生的波長(zhǎng)和許多相位差測(cè)量來(lái)計(jì)算光學(xué)元件的色度色散。
17.按照權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于以下步驟在一特定波長(zhǎng)下改變光信號(hào)中之一的偏振態(tài)；對(duì)許多不同的這種偏振態(tài)中的每一個(gè)都實(shí)施相位差測(cè)量步驟；及利用最終產(chǎn)生的許多相位差測(cè)量來(lái)計(jì)算不同偏振態(tài)的群延遲中最大差值。
18.按照權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于以下步驟使光信號(hào)的其中之一通過(guò)光學(xué)元件；改變光學(xué)元件的有效光程長(zhǎng)度；對(duì)許多不同光程長(zhǎng)度中的每一個(gè)實(shí)施相位差測(cè)量步驟；利用最終產(chǎn)生的許多相位差測(cè)量來(lái)計(jì)算光程長(zhǎng)度差。
19.用于測(cè)量強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)之間相位差的設(shè)備，包括(i)用于提供第一光信號(hào)(S1)和第二光信號(hào)(S2)的裝置(54)，上述第一光信號(hào)(S1)和第二光信號(hào)(S2)二者具有在相同高頻下的強(qiáng)度調(diào)制；(ii)選擇裝置(12)，用于單獨(dú)和組合式按順序選擇第一和第二光信號(hào)(S1、S2)；(iii)裝置(14、16)，用于從選定的光信號(hào)導(dǎo)出相應(yīng)的在調(diào)制頻率下的電信號(hào)，該電信號(hào)具有一系列相應(yīng)于不同光信號(hào)選擇的不同振幅，和用于測(cè)定相應(yīng)于不同的選擇的電信號(hào)的振幅；和(iv)裝置(18)，用于控制上述選擇裝置(12)，并利用振幅和相位之間的三角關(guān)系，從振幅計(jì)算由上述導(dǎo)出裝置(14、16)接收的第一和第二光信號(hào)調(diào)制之間的相位差(φ1-φ2)。
20.按照權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于選擇裝置(12)安排成單獨(dú)選擇第一信號(hào)(S1)和第二信號(hào)(S2)中的每一個(gè)，以及選擇第一和第二光信號(hào)的組合。
21.按照權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于選擇裝置(12)安排成不選擇任一個(gè)光信號(hào)(S1、S2)，而控制和計(jì)算裝置(18)安排成利用最終產(chǎn)生的振幅值來(lái)進(jìn)行偏置校正。
22.按照權(quán)利要求19、20或21所述的設(shè)備，其特征在于在第一光信號(hào)(S1)具有這樣的強(qiáng)度調(diào)制振幅A1＝A01sin(2πfmodt+φ1)，式中A01是主傅里葉分量的最大振幅和φ1是主傅里葉分量的相位，第二光信號(hào)(S2)具有這樣的強(qiáng)度調(diào)制振幅A2＝A02sin(2πfmodt+φ2)，式中A02是主傅里葉分量的最大振幅和φ2是主傅里葉分量的相位，及式中fmod是調(diào)制頻率，并且組合的信號(hào)具有振幅A＝A1+A2＝A12sin(2πfmodt+φ0)的情況下，控制和計(jì)算裝置(18)安排成計(jì)算相位差為φ＝φ1-φ2＝arc cos[(A122-A012-A022/(2A01A02))
23.按照權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征還在于包括裝置(38)，用于提供一個(gè)具有在上述高頻下調(diào)制的強(qiáng)度調(diào)制第三光學(xué)信號(hào)(S3)，和提供一個(gè)相對(duì)第一和第二光信號(hào)中任一個(gè)的預(yù)定相位差，并且其中選擇裝置(12)安排按順序單獨(dú)地選擇第三光信號(hào)(S3)以及選擇第三光信號(hào)(S3)與第一和第二光信號(hào)(S1、S2)中的任何一個(gè)和/或二者的組合，以便產(chǎn)生一組附加的光信號(hào)選擇，導(dǎo)出裝置(14、16)從附加的光信號(hào)選擇導(dǎo)出具有相應(yīng)的附加振幅的上述電信號(hào)，并測(cè)定相應(yīng)于該附加選擇的振幅，而控制和計(jì)算裝置(18)，當(dāng)計(jì)算上述相位差時(shí)，是可操作的，以便考慮相應(yīng)于涉及第三光信號(hào)的附加選擇的振幅。
24.按照權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于導(dǎo)出裝置(14、16)包括裝置(16)，該裝置(16)用于測(cè)定單獨(dú)第一、第二和第三光信號(hào)中的每一個(gè)，第一和第二光信號(hào)的總和，第一和第三光信號(hào)的總和，以及第二和第三光信號(hào)的總和的振幅。
25.按照權(quán)力要求24所述的設(shè)備，其特征在于振幅測(cè)定裝置(16)還測(cè)定相應(yīng)于所有三個(gè)光信號(hào)總和的振幅。
26.按照權(quán)利要求23、24或25所述的裝置，其特征在于在第一光信號(hào)(S1)具有這樣的振幅強(qiáng)度調(diào)制Ar＝A01sin(2πfmodt+φ1)，式中A01是主傅里葉分量的最大振幅和φ1是主傅里葉分量的相位，第二光信號(hào)(S2)具有這樣的振幅強(qiáng)度調(diào)制A2＝A02sin(2πfmodt+φ2)，式中A02是主傅里葉分量的最大振幅和φ2是主傅里葉分量的相位，第三光信號(hào)(S3)具有這樣的振幅強(qiáng)度調(diào)制A3＝A03sin(2πfmodt+φ3)，式中A03是主傅里葉分量的最大振幅和φ3是主傅里葉分量的相位差，以及式中fmod是調(diào)制頻率情況下，控制和計(jì)算裝置(18)計(jì)算相位差為φ1-φ2＝arctan{[(A232-A022-A032)(2A01A02)]/[(A122-A012-A022)(2A02A03)]}。
27.按照權(quán)利要求23、24、25或26所述的設(shè)備，其特征在于預(yù)定的相位差在上述高頻下基本上是90°。
28.按照權(quán)利要求23-27中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于選擇裝置(12)不選擇任何光信號(hào)，并且振幅測(cè)定裝置(16)測(cè)定相應(yīng)的振幅，并用它作為其它振幅測(cè)量的偏置校正。
29.按照權(quán)利要求19-28中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于光信號(hào)提供裝置(54)包括一個(gè)或多個(gè)用于提供上述光信號(hào)的光源(76)，和用于提供上述調(diào)制的裝置(74、78)。
30.按照權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于調(diào)制提供裝置(74)包括基準(zhǔn)振蕩器裝置(74)，基準(zhǔn)振蕩器裝置(74)用于控制該一個(gè)或多個(gè)光源，以便調(diào)制由其輸出的光。
31.按照權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于調(diào)制提供裝置包括一個(gè)光調(diào)制器裝置(78)，該光調(diào)制器裝置(78)用于調(diào)制從上述一個(gè)或多個(gè)光源輸出的光。
32.按照權(quán)利要求19-31中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于包括裝置(38)，用于將第一和第二強(qiáng)度調(diào)制光信號(hào)(S1、S2)中的任一個(gè)分裂，以便產(chǎn)生上述第三光信號(hào)(S3)。
33.按照權(quán)利要求19-32中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，適合于使光信號(hào)的其中之一或二者穿過(guò)一光學(xué)元件(50)，其特征在于還包括用于改變第一和第二光信號(hào)其中之一或二者的波長(zhǎng)的裝置(68)，并且其中導(dǎo)出和測(cè)定裝置(14、16)測(cè)定上述光信號(hào)其中之一的多個(gè)波長(zhǎng)中每一個(gè)的振幅，而控制和計(jì)算裝置(18)計(jì)算上述多個(gè)波長(zhǎng)中的每一個(gè)波長(zhǎng)的相位差，并利用多個(gè)波長(zhǎng)和相位差，確定上述光學(xué)元件的色度色散。
34.按照權(quán)利要求19-32中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，適合于使光信號(hào)的其中之一穿過(guò)一個(gè)光學(xué)元件，其特征還在于包括用于在特定波長(zhǎng)下改變上述光信號(hào)其中之一的偏振態(tài)的裝置(80、82)，其中導(dǎo)出和測(cè)定裝置(14、16)及控制和計(jì)算裝置(18)可以操作，以便測(cè)定上述選定的振幅，并計(jì)算上述多個(gè)偏振態(tài)中每一個(gè)的相位差，控制和計(jì)算裝置(18)利用最終產(chǎn)生的多個(gè)相位差測(cè)量，來(lái)確定不同偏振態(tài)的群延遲中的最大差值。
35.按照權(quán)利要求19-32中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，適合于測(cè)量光學(xué)元件的伸長(zhǎng)，光信號(hào)的其中之一穿過(guò)該光學(xué)元件，其特征在于導(dǎo)出和測(cè)量裝置(14、16)及控制和計(jì)算裝置(18)是可操作的，以便測(cè)定上述振幅和計(jì)算上述光學(xué)元件的多個(gè)長(zhǎng)度狀態(tài)中的每一個(gè)的相位差，并據(jù)此計(jì)算伸長(zhǎng)。
36.供在測(cè)量強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)之間相位差中用的設(shè)備，包括(i)用于提供第一光信號(hào)(S1)和第二光信號(hào)(S2)的裝置(54)，該第一和第二光信號(hào)(S1、S2)二者具有相同高頻率的強(qiáng)度調(diào)制；(ii)選擇裝置(12)，用于單獨(dú)及組合式按順序選擇第一和第二光信號(hào)(S1、S2)并具有一用于耦合到計(jì)算機(jī)上的接口；(iii)裝置(14、16)，用于在調(diào)制頻率下從選定的光信號(hào)導(dǎo)出相應(yīng)的電信號(hào)，此電信號(hào)具有一系列相應(yīng)于不同光信號(hào)選擇的不同振幅，測(cè)定相應(yīng)于不同選擇的電信號(hào)振幅，并把振幅值輸送到用于耦合到上述計(jì)算機(jī)上的接口；和(iv)用于給上述計(jì)算機(jī)編程的軟件，以便控制上述選擇裝置(12)，并利用振幅和相位之間的三角關(guān)系，由振幅計(jì)算由上述導(dǎo)出裝置(14、16)接收的第一和第二光信號(hào)調(diào)制之間的相位差(φ1-φ2)。
全文摘要
為了避免在相對(duì)群延時(shí)測(cè)量中測(cè)量電相位差或脈沖到達(dá)時(shí)間時(shí)固有的誤差，不同的光信號(hào)具有它們?cè)诠餐母哳l下調(diào)制的強(qiáng)度，并選擇不同的置換。檢測(cè)相應(yīng)電信號(hào)的振幅，并根據(jù)三角關(guān)系計(jì)算相位差。由于調(diào)制頻率已知，所以時(shí)間差可以導(dǎo)出。用于測(cè)量相位差的設(shè)備方便地包括一個(gè)開(kāi)槽輪，該開(kāi)槽輪通過(guò)選定的光信號(hào)其中之一或二者?？梢詫⒐庑盘?hào)的其中之一分裂，以便產(chǎn)生具有預(yù)定相移，比如在調(diào)制頻率下約90°，的第三信號(hào)，并用三個(gè)光學(xué)信號(hào)一些可能置換的振幅來(lái)計(jì)算相位差?？梢杂眠@些測(cè)量來(lái)計(jì)算色度色散、偏振模式色散、伸長(zhǎng)，等。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1430724SQ01809799
公開(kāi)日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者F·巴賓, N·西爾 申請(qǐng)人:?？扑垢ル姽夤こ坦?