專利名稱：精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光譜測(cè)量領(lǐng)域，特別是精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，該方法采用光譜儀和寬帶光源相結(jié)合，通過對(duì)光纖光柵端面的特殊處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)弱光纖光柵反射率的精確測(cè)量。
背景技術(shù)：
在光纖傳感、光纖激光器、光纖通信等領(lǐng)域，光纖光柵作為常規(guī)光無源器件被廣泛使用。根據(jù)不同的需求對(duì)應(yīng)著不同類型的光纖光柵，如普通傳感需要切趾布拉格光纖光柵， 基于光纖光柵的干涉式光纖傳感需要具有低反射率的光纖光柵，分布反饋光纖激光器需要相移光柵，分布反射激光器需要一對(duì)高反射率和低反射率匹配的光柵對(duì)等。在這些應(yīng)用中， 光纖光柵反射率、3dB帶寬、邊摸抑制比等都是重要關(guān)鍵指標(biāo)，其中反射率的測(cè)量更為基本。 精確測(cè)量反射率的大小，對(duì)于光學(xué)設(shè)計(jì)來說至關(guān)重要。對(duì)于光纖光柵反射率的測(cè)量，一般采用以下三種方法一、采用可調(diào)諧激光器和光功率計(jì)，通過可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)掃描來測(cè)量光纖光柵透射譜進(jìn)而計(jì)算出反射率。該方法操作相對(duì)復(fù)雜，可以精確測(cè)量的反射率范圍約為 20% -99. 9999%，波長(zhǎng)分辨率最小可以達(dá)到0. 1pm，適合于高反射光纖光柵的測(cè)量。二、采用寬帶光源和光譜儀，通過單次測(cè)量光纖光柵透射譜來計(jì)算反射率。該方法操作簡(jiǎn)單方便，可以精確測(cè)量的反射率范圍約為20%-99. 99%，波長(zhǎng)分辨率最小可以達(dá)到 IOpm,廣泛應(yīng)用于常規(guī)光纖光柵的測(cè)量。三、采用可調(diào)諧激光器和光譜儀，通過同步波長(zhǎng)掃描來測(cè)量光纖光柵透射譜進(jìn)而計(jì)算出反射率。該方法操作最為復(fù)雜，但可以精確測(cè)量反射率的范圍更廣，約為 20% -99. 99999%，波長(zhǎng)分辨率最小可以達(dá)到0. 1pm，適合于特別高反射且具有精細(xì)波長(zhǎng)特性光纖光柵的測(cè)量，如相移光柵等。上述三種方法都是基于透射譜來測(cè)量反射率的大小，計(jì)算公式為
及= P10-^M，其中TdB為光柵透射譜中谷的深度。反射率的計(jì)算值隨著TdB的減小而減
小。由于寬帶光源本身有一定的不平坦度和功率波動(dòng)，采用該方法測(cè)量弱光纖光柵時(shí)，將會(huì)引入較大誤差，難以精確測(cè)量光纖光柵的反射率。例如，對(duì)于反射率為10%的光纖光柵， Ttffi的取值應(yīng)為0. 46dB,當(dāng)寬帶光源的輸出功率存在+/-0. IdB的抖動(dòng)時(shí)，Ttffi的實(shí)測(cè)值存在 +/-0. IdB的波動(dòng)，根據(jù)上述計(jì)算公式，將會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的反射率值從12. 變化到8. 0%，相對(duì)誤差分別為20. 和20%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種能夠精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，通過測(cè)量光纖光柵的反射譜來實(shí)現(xiàn)反射率測(cè)量，減小現(xiàn)有方法的測(cè)量誤差。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，該方法包括
步驟1 將寬帶光源與3dB耦合器的端口 1連接；步驟2 將3dB耦合器的端口 2與弱光纖光柵一端連接；步驟3 將3dB耦合器的端口 3與光譜儀連接；步驟4 切割光纖光柵的另一端，獲得平整端面；步驟5 設(shè)置光譜儀的分辨率，光譜儀對(duì)弱光纖光柵進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，獲得弱光纖光柵的反射譜，根據(jù)光譜中反射峰的高度來計(jì)算弱光纖光柵的反射率。其中該寬帶光源為自發(fā)輻射光源和面發(fā)射半導(dǎo)體二極管。其中該弱光纖光柵的平整端面由光纖切割刀來實(shí)現(xiàn)，切割角度小于0.5度。其中該光譜儀的分辨率的值小于弱光纖光柵的3dB帶寬。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，克服了傳統(tǒng)基于透射譜來測(cè)量弱光纖光柵反射率誤差大的問題，可以精確測(cè)量反射率小于20%的弱光纖光柵，彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量方法在測(cè)量低反射率光纖光柵上的不足。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中圖1是本發(fā)明提供的精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法的流程圖示意圖；圖2是本發(fā)明提供的精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法的光路圖示意圖；圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例，測(cè)得的弱光纖光柵反射譜圖；圖4是采用傳統(tǒng)的寬帶光源和光譜儀相結(jié)合方法測(cè)得的弱光纖光柵透射譜圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，本發(fā)明提供一種精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，該方法包括步驟1 將寬帶光源1與3dB耦合器2的端口 1連接，該寬帶光源1為自發(fā)輻射光源和面發(fā)射半導(dǎo)體二極管；步驟2 將3dB耦合器2的端口 2與弱光纖光柵3 —端連接；步驟3 將3dB耦合器2的端口 3與光譜儀4連接；步驟4 切割光纖光柵3的另一端，獲得平整端面，該弱光纖光柵3的平整端面由光纖切割刀來實(shí)現(xiàn)，切割角度小于0. 5度；步驟5 設(shè)置光譜儀4的分辨率，該光譜儀4的分辨率的值小于弱光纖光柵的3dB 帶寬，光譜儀4對(duì)弱光纖光柵3進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，獲得弱光纖光柵3的反射譜，根據(jù)光譜中反射峰的高度來計(jì)算弱光纖光柵3的反射率。請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2是本發(fā)明提供的精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法的光路圖，寬帶光源1與3dB耦合器2的端口 1相連，3dB耦合器2的端口 2與弱光纖光柵3的一端連接，3dB耦合器的端口 3與光譜儀4連接。請(qǐng)參考圖3，圖3是依照本發(fā)明實(shí)施例，測(cè)得的弱光纖光柵反射譜，實(shí)施例具體包括以下步驟步驟1 寬帶光源(朗光科技臺(tái)式ASE光源)與普通商用3dB耦合器的端口 1相連；步驟2 將3dB耦合器的端口 2與自行制作的弱光纖光柵的一端相連；步驟3 將3dB耦合器的端口 3和光譜儀4 (ando AQ6317B)連接；步驟4 采用光纖切割刀(藤倉CT30)切割弱光纖光柵的另一端，通過熔接機(jī)(藤倉50 來觀察光纖端面情況，獲得了切割角度為0. 1度的平整端面。該平整光纖端面對(duì)于 1530nm-1550nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)光波的反射率為4%，為測(cè)量弱光纖光柵的反射率提供了基準(zhǔn)；步驟3中設(shè)置光譜儀的分辨率為10pm，遠(yuǎn)小于弱光纖光柵的3dB帶寬(約100pm)， 根據(jù)實(shí)際需要對(duì)光譜儀的縱坐標(biāo)幅度和橫坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)置，測(cè)得光纖光柵的反射譜(圖3)， 根據(jù)公式尺= 10^/1Q 來計(jì)算該弱光纖光柵的反射率為10.觀％，其中RdB = 4. IdB為反射峰的高度，即使存在+/-0. IdB的讀數(shù)偏差，反射率的相對(duì)誤差也只有2. 3%和2. 2%。 在該步驟中，光譜儀分辨率的設(shè)置對(duì)于正確測(cè)量弱光纖光柵的反射率十分重要，要求光譜儀的分辨率要小于光纖光柵的3dB帶寬。為了說明本發(fā)明提供的弱光纖光柵反射率測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)，圖4給出了采用傳統(tǒng)的寬帶光源和光譜儀相結(jié)合方法測(cè)得的弱光纖光柵透射譜，根據(jù)公式尺=I-KTww來計(jì)算該弱光纖光柵的反射率，其中Ttffi為透射譜中谷的高度。由于TdB值較小，無法精確讀出， 進(jìn)而無法精確獲得該弱光纖光柵的反射率，只能給出TdB ^ 0. 4dB時(shí)對(duì)應(yīng)的反射率大概值為 8. 8%，對(duì)于+/-0. IdB的讀數(shù)偏差，反射率的相對(duì)誤差分別為22. 3%和23. 9%。通過對(duì)比， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明提供的弱光纖光柵反射率測(cè)量方法在精確度上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)方法。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，該方法包括 步驟1 將寬帶光源與3dB耦合器的端口 1連接；步驟2 將3dB耦合器的端口 2與弱光纖光柵一端連接； 步驟3 將3dB耦合器的端口 3與光譜儀連接； 步驟4 切割光纖光柵的另一端，獲得平整端面；步驟5:設(shè)置光譜儀的分辨率，光譜儀對(duì)弱光纖光柵進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，獲得弱光纖光柵的反射譜，根據(jù)光譜中反射峰的高度來計(jì)算弱光纖光柵的反射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，其中該寬帶光源為自發(fā)輻射光源和面發(fā)射半導(dǎo)體二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，其中該弱光纖光柵的平整端面由光纖切割刀來實(shí)現(xiàn)，切割角度小于0. 5度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，其中該光譜儀的分辨率的值小于弱光纖光柵的3dB帶寬。
全文摘要
一種精確測(cè)量弱光纖光柵反射率的方法，該方法包括步驟1將寬帶光源與3dB耦合器的端口1連接；步驟2將3dB耦合器的端口2與弱光纖光柵一端連接；步驟3將3dB耦合器的端口3與光譜儀連接；步驟4切割光纖光柵的另一端，獲得平整端面；步驟5設(shè)置光譜儀的分辨率，光譜儀對(duì)弱光纖光柵進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，獲得弱光纖光柵的反射譜，根據(jù)光譜中反射峰的高度來計(jì)算弱光纖光柵的反射率。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102323042SQ20111026445
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者劉育梁, 徐團(tuán)偉, 李芳 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所