CN107271146A - 光纤色散测试仪的校准装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤色散测试仪的校准装置及设备，所述校准装置包括具有第一长度的光纤光栅，所述具有第一长度的光纤光栅为与具有第二长度的标准光纤的色散特性相同的光纤光栅；其中，所述第一长度不大于20cm，所述第二长度不小于10km。采用本发明实施例，无需采用大于10km的标准光纤进行计量、减小了体积、减小了重量、降低了成本以及便于携带、使用和批量生产，提高了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及计量技术领域，尤其涉及一种光纤色散测试仪的校准装置及设备。
背景技术
光纤需要计量测试的参数很多，主要参数包括光功率、光衰减、衰减系数、光纤带宽、色散系数、折射率分布、截止波长、模场直径、数值孔径、心径、圆度、同心度等参数。这些参数中主要是：材料固有的光学性能参数，光传输特性参数和几何尺寸参数等。
目前光纤参数的测试仪器在市场上早已普及，但是由于实用的光纤计量标准装置匮乏，国内第三方机构一直未广泛开展相关业务。例如校准色散测试仪时，采用大于10km的标准光纤作为计量标准装置，反映出光纤类测量仪器计量标准装置的通病：光纤长、成本高，不利于批量化生产；体积大、重量重，不便于去客户现场开展计量服务工作。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种光纤色散测试仪的校准装置及设备，无需采用大于10km的标准光纤进行计量，有效减小了校准装置的体积和重量，便于携带，使用方便，降低了成本，且便于批量生产。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种光纤色散测试仪的校准装置，包括具有第一长度的光纤光栅，所述具有第一长度的光纤光栅为与具有第二长度的标准光纤的色散特性相同的光纤光栅；
其中，所述第一长度不大于20cm，所述第二长度不小于10km。
与现有技术相比，本发明公开的光纤色散测试仪的校准装置通过采用长度小于20cm的光纤光栅模拟不小于10km的标准光纤的色散特性的技术方案，解决了现有技术中的校准装置需采用长度不小于10km的标准光纤测试色散导致的校准装置体积大、重量重、成本高以及不便于携带和批量生成问题，获得了无需采用大于10km的标准光纤进行计量、减小了体积、降低了重量、降低了成本以及便于携带、使用和批量生产的有益效果。
优选地，在所述第二长度为10km时，所述第一长度为1cm～10cm。
优选地，所述校准装置还包括应变量控制模块，所述应变量控制模块包括温度控制器和可拆卸的光纤盘，所述光纤盘绕设有第三长度的标准光纤，所述光纤盘、所述光纤光栅通过标准光纤串行连接；
所述应变量控制模块用于通过所述温度控制器控制所述光纤盘内绕设的具有第三长度的标准光纤的温度变化以改变所述具有第三长度的标准光纤的应变量。这样可以有效对光纤色散测试仪的用于测量应变量的测量功能进行校准。
优选地，第三长度不大于1km。
优选地，所述校准装置还包括光纤耦合器和第一光纤环，所述第一光纤环与所述光纤耦合器通过标准光纤连接成闭合环路；
所述光纤色散测试仪包括第一光接口和第二光接口，所述光纤耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端通过标准光纤与所述第一光接口连接，所述第一输出端、光纤盘、所述光纤光栅与所述第二光接口通过标准光纤串行连接；
所述第二输入端通过标准光纤与所述第一光纤环的一端连接，所述第二输出端通过标准光纤与所述第一光纤环的另一端连接。
优选地，所述校准装置还包括第二光纤环；所述光纤耦合器、光纤盘、所述光纤光栅、所述第二光纤环通过标准光纤串行连接。
优选地，所述光纤耦合器为2＊2光纤耦合器。
优选地，所述第一光纤环为绕设有第四长度的标准光纤的光纤环，所述第四长度不大于1km；和/或，所述第二光纤环为绕设有第五长度的标准光纤的光纤环，所述第五长度不大于1km。
优选地，所述光纤色散测试仪用于测试光纤的以下一种或多种参数：色散、损耗、应变量、截止波长、折射率分布和模场直径。
本发明实施例还提供了一种设备，包括所述的光纤色散测试仪的校准装置。
本发明的实施例具有以下有益效果：本发明实施例的一种光纤色散测试仪的校准装置，通过将采用长度小于20cm的光纤光栅模拟不小于10km的标准光纤的色散特性，可以无需采用大于10km的标准光纤进行计量、减小了体积、降低了重量、降低了成本以及便于携带、使用和批量生产；其次，通过增加应变量控制模块，通过温度控制器控制光纤盘的温度变化以改变光纤判断光纤盘的应变量以对光纤色散测试仪的应变量参数测试功能进行校准，这样避免了采用机械拉伸方法校准导致的体积大、结构复杂以及不便于去客户现场开展计量工作的问题，达到了方便实用的有益效果，提升了用户体验。
附图说明
图1是本发明实施例1的校准装置与光纤色散测试仪的连接结构示意图。
图2是本发明实施例1的1cm光纤光栅与10km标准光纤色散特性图。
图3是本发明实施例2的校准装置与光纤色散测试仪的连接结构示意图。
图4是本发明实施例3的校准装置与光纤色散测试仪的连接结构示意图。
图5是本发明实施例4的校准装置与光纤色散测试仪的连接结构示意图。
图6是本发明实施例5的校准装置与光纤色散测试仪的连接结构示意图。
图7是本发明实施例6的校准装置与光纤色散测试仪的连接结构示意图。
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作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。
需要提前说明的是，下文中提到的标准光纤是用于计量时所选用的已通过标准计量装置获得的各项相关参数比如色散、损耗、应变量、截止波长、折射率分布和模场直径的数据的光纤，用作校准过程中实际测试数据的参考标准，且标准光纤的传输性能也是最优的。在标准光纤用于实际光路器件的连接时，其传输损耗可以不予考虑。
实施例1
参见图1，是本发明实施例1提供的一种校准装置1与光纤色散测试仪2的连接结构示意图。
在本实施例中，所述校准装置1包括具有第一长度的光纤光栅11，所述具有第一长度的光纤光栅11为与具有第二长度的标准光纤的色散特性相同的光纤光栅，其中第一长度不大于20cm，所述第二长度不小于10km。
需要说明的是，其中具有第一长度的光纤光栅11中的第一长度是指光纤光栅作为一个整体器件的长度。
在采用该校准装置1对光纤色散测试仪的用于测试色散参数的测试功能进行校准时，需要将光纤光栅11的一端与光纤色散测试仪2的用于发射光信号的光接口连接，另一端与光纤色散测试仪2的用于接收光信号的光接口连接。
具体地说，在本实施例中，通过采用不大于20cm长度的光纤光栅，并使该光纤光栅具有与不小于10km的标准光纤相同的色散特性，这样通过采用该不大于20cm的光纤光栅模拟不小于10km的标准光纤的色散性能，在对光纤色散测试仪对色散参数的校准中，可以替代不小于10km的标准光纤。该光纤光栅11具有高切趾性能且光纤折射率调制深度较深。在所述第二长度为10km时，所述第一长度为1cm～10cm。比如，长度为1cm或10cm的光纤光栅具有与长度为10km的标准光纤相同的色散特性。如图2所示，1cm光纤光栅与10km光纤色散特性图中，由于光纤光栅反射带隙的λ＜λB这一边为反常色散区，为满足λ＜λB关系，实验中采用DFB(Distributed Feedback Laser，分布式反馈激光器)光源波长1550.6nm，光纤光栅布拉格波长为λB为1552.1nm，经过光纤光栅展宽的DFB激光器脉冲与经过10km光纤色散展宽一致。从而，可以大大减小该校准装置的体积、降低了重量和成本，并且便于携带、使用和批量生产，以及便于去客户现场开展计量服务工作。对于光纤光栅长度的选用，这里并不限定于此，可以根据实际情况进行选择。
实施例2
参见图3，是本发明实施例2提供的一种光纤色散测试仪2与校准装置1的连接结构示意图。
本实施例的光纤色散测试仪的校准装置1在实施例1的基础上作了进一步的改进，改进之处在于：所述校准装置1还包括应变量控制模块12，所述应变量控制模块12包括温度控制器121和可拆卸的光纤盘122，所述光纤盘122绕设有第三长度的标准光纤，所述光纤盘122、所述光纤光栅11通过标准光纤串行连接；所述应变量控制模块12用于通过所述温度控制器121控制所述光纤盘122内绕设的具有第三长度的标准光纤的温度变化以改变所述具有第三长度的标准光纤的应变量。可以达到使校准装置体积变小、结构简单以及使用方便的有益效果。
具体地说，在通过所述应变量控制模块12对光纤色散测试仪的用于应变参数的测量功能进行校准时，只需要将该应变量控制模块12的一端通过标准光纤与光纤色散测试仪2的用于发射光信号的光接口连接即可，并且使光纤色散测试仪2的用于接收光信号的光接口悬空。而在通过本实施例的校准装置1对光纤色散测试仪2的用于测试色散参数的测试功能进行校准时，需要将光纤光栅11的一端与光纤色散测试仪2的用于发射光信号的光接口连接，另一端与光纤色散测试仪2的用于接收光信号的光接口连接。具体在进行计量校准时，对于连接方式可以灵活选择处理，并不限于附图中的连接方式。
此外，在进行具体校准计量时，所述应变量控制模块12通过所述温度控制器121控制所述光纤盘122内绕设的具有第三长度的标准光纤的温度变化以改变所述具有第三长度的标准光纤的应变量。所述温度控制器121具有控制加热和制冷的功能，可以实现温度的自动调节，可以调节的温度范围为－50℃～50℃。其中，光纤应变量ΔL/L＝αΔT，其中α为热膨胀系数约为5＊10－7/℃，ΔT为温度变化，所以最小应变量为(ΔL/L)min＝αΔTmin，在温度变化精度为0.1℃时，可控最小应变量为0.1με。而应变范围取决于最大应变量即光纤转换节点位置，该处应变量超过|3000με|。在对光纤色散测试仪用于应变参数的测试功能的校准过程中，按实际要求逐步改变温度控制器121所控制的温度并读取应变测试仪给出结果以完成计量工作。
其中，第三长度不大于1km。具体长度并不限定于此，可以根据实际情况进行选择。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上作了进一步的改进，改进之处在于：如图4所示，所述校准装置1还包括光纤耦合器13和第一光纤环14，所述第一光纤环14与所述光纤耦合器13通过标准光纤连接成闭合环路。所述光纤色散测试仪2包括第一光接口21和第二光接口22，所述光纤耦合器13包括第一输入端131、第二输入端132、第一输出端133和第二输出端134，所述第一输入端131通过标准光纤与所述第一光接口21连接，所述第一输出端131、所述光纤光栅11与所述第二光接口22通过标准光纤串行连接；所述第二输入端132通过标准光纤与所述第一光纤环14的一端连接，所述第二输出端134通过标准光纤与所述第一光纤环14的另一端连接。
在本实施例中，光纤色散测试仪2接通第一光接口21与第二光接口22时，通过第一光接口21发射光信号，通过第二光接口接收光信号，可以对光纤色散测试仪的用于测试色散参数的测试功能进行校准。
此外，在光纤色散测试仪2将第二光接口22悬空即断路时，通过第一光接口21发射光信号，此时，发射的光信号通过光纤耦合器13的第一输入端131进入，并在光纤耦合器13的另一端分出两路光信号分别从第一输出端133和第二输出端134输出，通过第二输出端134输出的光信号通过第一光纤环14之后再进入光纤耦合器13中从而实现光信号在光纤耦合器和第一光纤环组成的闭合环路中的不断衰减，从而模拟多路光信号的多段损耗。可以实现对光纤色散测试仪2的损耗参数的测试功能进行校准。
该光纤耦合器为2＊2光纤耦合器，所述第一光纤环绕设有第四长度的标准光纤，所述第四长度不大于1km，比如可以选择1km，具体长度的选择并不限定于此，可以根据实际情况选用。
实施例4
如图5所示，本实施例在实施例2的基础上作了进一步的改进，改进之处在于：所述校准装置1还包括光纤耦合器13和第一光纤环14，所述第一光纤环14与所述光纤耦合器13通过标准光纤连接成闭合环路。第一输出端131、光纤盘122、所述光纤光栅11与第二光接口22通过标准光纤串行连接；第二输入端132通过标准光纤与第一光纤环14的一端连接，第二输出端134通过标准光纤与第一光纤环14的另一端连接。
在本实施例中，光纤色散测试仪2接通第一光接口21与第二光接口22时，通过第一光接口21发射光信号，通过第二光接口接收光信号，可以对光纤色散测试仪的用于测试色散参数的测试功能进行校准。
此外，在光纤色散测试仪2将第二光接口22悬空即断路时，通过第一光接口21发射光信号，此时，发射的光信号通过光纤耦合器13的第一输入端131进入，并在光纤耦合器13的另一端分出两路光信号分别从第一输出端133和第二输出端134输出，通过第二输出端134输出的光信号通过第一光纤环14之后再进入光纤耦合器13中从而实现光信号在光纤耦合器和第一光纤环组成的闭合环路中的不断衰减，从而模拟光信号的多段损耗。可以实现对光纤色散测试仪2的损耗参数的测试功能进行校准。同时，也可以通过温度控制器121控制光纤盘122的温度变化用于对光纤色散测试仪的用于应变参数的测量功能进行校准。以达到同时用于对光纤色散测试仪的测量应变参数和损耗参数的测量功能进行校准的目的。
实施例5
如图6所示，本实施例在实施例3的基础上作了进一步的改进，改进之处在于：所述校准装置1还包括第二光纤环15。所述光纤耦合器13、所述光纤光栅11、所述第二光纤环15通过标准光纤串行连接。
在本实施例中，通过增加第二光纤环15以增加该校准装置的计量的量程。其中，第二光纤环15为绕设有第五长度的标准光纤的光纤环，所述第五长度不大于1km，比如该第二光纤环15的长度可以为1km，对于长度的选择并不限定于此，可以根据实际情况而定。
实施例6
如图7所示，本实施例在实施例4的基础上作了进一步的改进，改进之处在于：所述校准装置1还包括第二光纤环15。所述光纤耦合器13、光纤盘122、所述光纤光栅11、所述第二光纤环15通过标准光纤串行连接。
在本实施例中，通过增加第二光纤环15以增加该校准装置的计量的量程。其中，第二光纤环15为绕设有第五长度的标准光纤的光纤环，所述第五长度不大于1km，比如该第二光纤环15的长度可以为1km，对于长度的选择并不限定于此，可以根据实际情况而定。
此外，所述光纤色散测试仪2用于测试光纤的以下一种或多种参数：色散、损耗、应变量、截止波长、折射率分布和模场直径。
在本发明的另一实施例中，还公开了一种设备，包括上述实施例1￣实施例6中任一实施例所述的光纤色散测试仪的校准装置。
本发明实施例的光纤色散测试仪的校准装置及设备，通过将采用长度小于20cm的光纤光栅模拟不小于10km的标准光纤的色散特性，可以无需采用大于10km的标准光纤进行计量、减小了体积、降低了重量、降低了成本以及便于携带、使用和批量生产；其次，通过增加应变量控制模块，通过温度控制器控制光纤盘的温度变化以改变光纤判断光纤盘的应变量以对光纤色散测试仪的应变量参数测试功能进行校准，这样避免了采用机械拉伸方法校准导致的体积大、结构复杂以及不便于去客户现场开展计量工作的问题，达到了方便实用的有益效果，提升了用户体验。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，所述校准装置包括具有第一长度的光纤光栅，所述具有第一长度的光纤光栅为与具有第二长度的标准光纤的色散特性相同的光纤光栅；
其中，所述第一长度不大于20cm，所述第二长度不小于10km。
2.如权利要求1所述的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，在所述第二长度为10km时，所述第一长度为1cm～10cm。
3.如权利要求1所述的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括应变量控制模块，所述应变量控制模块包括温度控制器和可拆卸的光纤盘，所述光纤盘绕设有第三长度的标准光纤，所述光纤盘、所述光纤光栅通过标准光纤串行连接；
所述应变量控制模块用于通过所述温度控制器控制所述光纤盘内绕设的具有第三长度的标准光纤的温度变化以改变所述具有第三长度的标准光纤的应变量。
4.如权利要求3所述的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，第三长度不大于1km。
5.如权利要求1或3所述的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括光纤耦合器和第一光纤环，所述第一光纤环与所述光纤耦合器通过标准光纤连接成闭合环路；
所述光纤色散测试仪包括第一光接口和第二光接口，所述光纤耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，所述第一输入端通过标准光纤与所述第一光接口连接，所述第一输出端、光纤盘、所述光纤光栅与所述第二光接口通过标准光纤串行连接；
所述第二输入端通过标准光纤与所述第一光纤环的一端连接，所述第二输出端通过标准光纤与所述第一光纤环的另一端连接。
6.如权利要求5所述的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，所述校准装置还包括第二光纤环；所述光纤耦合器、光纤盘、所述光纤光栅、所述第二光纤环通过标准光纤串行连接。
7.如权利要求5所述的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，所述光纤耦合器为2*2光纤耦合器。
8.如权利要求6所述的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，所述第一光纤环为绕设有第四长度的标准光纤的光纤环，所述第四长度不大于1km；和/或，所述第二光纤环为绕设有第五长度的标准光纤的光纤环，所述第五长度不大于1km。
9.如权利要求6所示的光纤色散测试仪的校准装置，其特征在于，所述光纤色散测试仪用于测试光纤的以下一种或多种参数：色散、损耗、应变量、截止波长、折射率分布和模场直径。
10.一种设备，其特征在于，包括如权利要求1－9任意一项所述的光纤色散测试仪的校准装置。
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