用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置的制作方法

1.本技术实施例涉及光学测量领域技术领域，尤其涉及一种用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置。


背景技术：

2.随着光纤通信的迅速发展，光无源器件的使用逐渐增多。而偏振依赖损耗（pdl）是衡量光无源器件好坏的重要指标。pdl可以通过pdl测试仪进行测量。然而，在计量（校准）pdl测试仪时，通过pdl标准件产生的pdl值的范围较小，而pdl测试仪的测量范围一般较大，标准件的pdl值不能覆盖pdl测试仪的范围。
3.需要说明的是，上述内容并不必然是现有技术，也不用于限制本技术的专利保护范围。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置，以解决或缓解上面提出的一项或更多项技术问题。
5.本技术实施例的一个方面提供了一种用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置，所述装置包括：dfb光源，用于提供第一光信号；sld/sled光源，用于提供第二光信号；第一光开关，其中一端耦接dfb光源，用于控制dfb光源的通断；第一程控光衰减器，其中一端耦接所述第一光开关的另一端，用于控制dfb光源的输出功率；第二光开关，其中一端通过消偏光纤耦接sld/sled光源，用于控制sld/sled光源的通断；第二程控光衰减器，其中一端耦接第二光开关的另一端，用于控制sld/sled光源的输出功率；光合束器，其中一端耦接第一程控光衰减器的另一端和第二程控光衰减器的另一端；起偏器，起偏器的输入端用于耦接光合束器的另一端，起偏器的输出端用于光输出；其中，第一光信号经由第一光开关进入第一程控光衰减器，第一程控光衰减器对第一光信号进行调整并将调整后的第一光信号输出给光合束器；第二光信号经过消偏光纤消偏并经由第二光开关进入第二程控光衰减器，第二程控光衰减器对消偏后的第二光信号进行调整并将调整后的第二光信号输出给光合束器；光合束器将调整后的第一光信号和调整后的第二光信号合成为单路混合光； 起偏器调整单路混合光的偏振状态；单路混合光经过起偏器调整偏振状态后得到目标混合光，目标混合光用于输出至pdl测试仪，以使pdl测
试仪根据目标混合光测量实际pdl值，所述实际pdl值用于确定pdl测试仪的误差。
6.可选地，还包括：驱动电路，分别耦合 dfb光源和sld/sled光源，为dfb光源和sld/sled光源提供直流电流，以使dfb光源和sld/sled光源进行光电转换。
7.可选地，还包括：温度控制电路，分别耦合 dfb光源和sld/sled光源，用于控制dfb光源和sld/sled光源均工作在预设恒定温度下。
8.可选地，所述温度控制电路包括半导体恒温装置。
9.可选地，还包括：偏振控制器，耦合起偏器的输出端，用于扰偏目标混合光；光功率计，耦合偏振控制器，用于测量扰偏后的目标混合光的功率，以获取功率最大值和功率最小值。
10.可选地，溯源pdl值根据所述功率最大值和所述功率最小值计算得到。
11.可选地，第一光开关通信耦合计算机设备，并用于接收计算机设备的指令控制通断；第二光开关通信耦合计算机设备，并用于接收计算机设备的指令控制通断。
12.可选地，第一程控光衰减器通信耦合计算机设备，并用于接收计算机设备的指令控制第一光信号的输出功率；第二程控光衰减器通信耦合计算机设备，并用于接收计算机设备的指令控制第二光信号的输出功率。
13.可选地，所述目标混合光对应的模拟pdl值通过以下操作得到：根据第一程控光衰减器调整后的第一光信号的输出功率和第二程控光衰减器调整后的第二光信号的输出功率，计算模拟pdl值；其中模拟pdl值用于提供校准参考值。
14.本技术实施例采用上述技术方案可以包括如下优势：dfb光源发出的第一光信号依次经由第一光开关、第一程控光衰减器进入至光合束器。sld/sled光源发出的第二光信号依次经由消偏光纤、第二光开关、第二程控光衰减器进入至光合束器。光合束器将来自第一程控光衰减器和第二程控光衰减器的第一光信号、第二光信号合成为单路混合光，并将单路混合光输入至起偏器，经过起偏器调整偏振状态后得到目标混合光。可知，在本技术方案中可以根据第一光开关和第二光开关控制光源，同时通过第一程控光衰减器和第二程控光衰减器各光源的光输出功率，因此，可以实现单路或混合光的pdl调整。在实际应用中，输出的目标混合光pdl值在（0.1~20）db连续可调，且目标混合光输出pdl值的精度优于0.1db。
附图说明
15.附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分，与说明书的文字描述一起用于讲解实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的，并不限制权利要求的范围。在所有附图中，相同的附图标记指代类似但不一定相同的要素。
16.图1示意性示出了根据本技术实施例一的用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置的结构示意图；
图2示意性示出了根据本技术实施例一的偏振依赖损耗测试仪的校准流程图；图3示意性示出了根据本技术实施例一的偏振依赖损耗测试仪校准装置的溯源流程图。
具体实施方式
17.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
18.需要说明的是，在本技术实施例中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
19.在本技术的描述中，需要理解的是，步骤前的数字标号并不标识执行步骤的前后顺序，仅用于方便描述本技术及区别每一步骤，因此不能理解为对本技术的限制。
20.首先，提供本技术涉及的术语解释：偏振依赖损耗（polarization-dependent loss，pdl）：用于描述光信号在传输过程中受到不同偏振态影响而引起的损耗。
21.偏振依赖损耗（pdl）测试仪：用于测量光纤、光学器件或光学系统中的偏振依赖损耗的仪器设备。
22.pdl源（pdl source）：用于产生偏振依赖损耗（pdl）的信号源。
23.pdl标准件（pdl standard）：用于校准和验证偏振依赖损耗（pdl）测量设备的参考器件。
24.dfb光源（distributed feedback laser source）：一种基于分布反馈激光器（dfb激光器）的光源。
25.sld光源（superluminescent diode source）：一种超辐射二极管光源。
26.sled光源（superluminescent light-emitting diode source）：一种超辐射二极管光源。
27.光功率计（optical power meter）：一种用于测量光信号功率的仪器设备。光功率计的工作原理：基于光电转换技术，即将光信号转换为相应的电信号来测量功率。
28.偏振控制器（polarization controller）：一种用于精确控制光信号的偏振态的光学器件。偏振控制器可以改变或调整输入光信号的偏振态，使其具有特定的偏振特性。
29.其次，为方便本领域技术人员理解本技术实施例提供的技术方案，下面对相关技术进行说明：由于光纤传输通信具有容量大、通信距离长、灵敏度高和不受噪声影响等特点，光纤通信发展迅速，光纤通信已逐渐成为现代通信技术的基石。光无源器件是光纤通信系统中的重要器件，光无源器件包括光纤、光纤连接器、光分路器、波分复用器、光环型器和光隔
离器等。而pdl是衡量这些器件好坏重要的指标之一。在偏振不会随机改变的光网络中，每个光器件的偏振依赖损耗可能会不断累积，会降低整个光网络的传输质量。所以对于无源器件来说，pdl是必须要测量的参数之一。
30.pdl是指输入光在所有可能的偏振状态下其光功率变化的最大值。一个系统的偏振依赖损耗是这个系统各组成部分的矢量和，当系统不同方向的pdl随着温度或应力的作用而变化时，这个系统的pdl就会发生动态的变化。
31.pdl测试仪是测量pdl的设备，pdl测试仪可以应用在光电器件的研发生产过程中。pdl测试仪的测量原理有两种：一种是偏振扫描法，另外一种是穆勒矩阵法。基于偏振扫描法的pdl测试仪使用范围较广，且该pdl测试仪包括扰偏器和光探测器等硬件。其中，扰偏器使得光的偏振态不断变化，光探测器检测光信号的功率变化，之后通过数据采集计算pdl值。
32.但是本发明人意识到，由于没有可以产生大范围高精度连续可调的pdl源，计量（校准）pdl测试仪是通过一些固定量值的pdl标准件来实现的。大部分pdl标准件的原理都是基于脊形波导，利用脊形波导非对称结构使得te和tm的模场和折射率产生较大的差异，从而产生一定的pdl值。通过上述方式可以得到较稳定的pdl值，但是通过上述方式产生的pdl值的范围一般不会超过2.5db，而pdl测试仪的测量范围一般会大于20db，标准件的值不能覆盖pdl测试仪的范围。
33.为此，本技术实施例提供了一种用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置。通过该装置，可以输出pdl值在（0.1~20）db连续可调的标准光信号，且标准光信号的pdl值的精度优于0.1db。此外，基于所述用于pdl测试仪的校准装置可以进行相应的pdl校准和溯源，将pdl值溯源至光功率计的线性上，提高pdl的测量不确定度。具体见后文。
34.实施例一图1示意性示出了本技术实施例一的用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置。
35.如图1所示，所述偏振依赖损耗测试仪校准装置包括：dfb光源、sld/sled光源、第一光开关、第二光开关、第一程控可调光衰减器、第二程控可调光衰减器、消偏光纤、光合束器、起偏器、驱动电路和温度控制电路。
36.下面介绍装置中的各个器件以及器件之间的关系。
37.dfb光源用于提供第一光信号。
38.sld/sled光源用于提供第二光信号。
39.第一光开关的其中一端耦接dfb光源，所述第一光开关用于控制dsb光源的通断。
40.第一程控光衰减器的一端耦接所述第一光开关的另一端，第一程控光衰减器用于控制dfb光源的输出功率。
41.第二光开关的其中一端通过消偏光纤耦接sld/sled光源，所述第二光开关用于控制sld/sled光源的通断。
42.第二程控光衰减器的其中一端耦接第二光开关的另一端，第二程控光衰减器用于控制sld/sled光源的输出功率。
43.光合束器的其中一端藕接第一程控光衰减器的另一端和第二程控光衰减器的另一端。
44.起偏器的输入端用于耦接光合束器的另一端，起偏器的输出端用于光输出。
45.其中，第一光信号经由第一光开关进入第一程控光衰减器，第一程控光衰减器对第一光信号进行调整并将调整后的第一光信号输出给光合束器。第二光信号经过消偏光纤消偏并经由第二光开关进入第二程控光衰减器，第二程控光衰减器对消偏后的第二光信号进行调整并将调整后的第二光信号输出给光合束器。光合束器将调整后的第一光信号和调整后的第二光信号合成为单路混合光。起偏器调整单路混合光的偏振状态。单路混合光经过起偏器调整偏振状态后得到目标混合光，目标混合光用于输出至pdl测试仪，以使pdl测试仪根据目标混合光测量实际pdl值，所述实际pdl值用于确定pdl测试仪的误差。
46.所述消偏光纤可以用于降低sld/sled激光器的输出偏振度。sld/sled光源具有相对较低的偏振度，sld/sled光源产生的第二光信号在偏振上通常是非偏振或低偏振的，第二光信号经消偏光纤处理后，偏振度约等于0。在dfb光源中，由于反射镜的特性，只有一个特定方向上的偏振态能够受到增强并得到放大，使得dfb光源产生的第一光信号具有高度偏振性，其偏振度接近于1。通过使第一光信号的偏振度约等于1，第二光信号偏振度约等于0，进而可以使得第一光信号经过起偏器之后，功率会随着偏振态的变化而变化，第二光信号经过起偏器之后，功率不会随着偏振态的变化而变化。
47.需要说明的是，产生第一光信号的光源并不限定dfb光源，可以使用与dfb光源具有相同光学特性的可替代光源，如dbr（distributed bragg reflector）光源、ecl（external cavity laser）光源。产生第二光信号的光源并不限定sld/sled光源，可以使用与sld/sled光源具有相同光学特性的可替代光源，如ase（amplified spontaneous emission）光源。
48.在一些实施例中，如图2所示，起偏器输出的目标混合光可以通过光纤直接与pdl测试仪相连接。调节目标混合光的模拟pdl值，将目标混合光输入至pdl测试仪，pdl测试仪可以测量出相应的实际pdl值。计算模拟pdl值和pdl测试仪测量的实际pdl值两者的误差，所述误差为所述pdl测试仪对应的测量误差。在上述实施例中，通过调节目标混合光的模拟pdl值，将目标混合光输入至pdl测试仪，根据pdl测试仪测量出相应的实际pdl值，即可快速地得到pdl测试仪对应的测量误差。
49.在上述实施例中，dfb光源发出的第一光信号依次经由第一光开关、第一程控光衰减器进入至光合束器。sld/sled光源发出的第二光信号依次经由消偏光纤、第二光开关、第二程控光衰减器进入至光合束器。光合束器将来自第一程控光衰减器和第二程控光衰减器的第一光信号、第二光信号合成为单路混合光，并将单路混合光输入至起偏器，经过起偏器调整偏振状态后得到目标混合光。可知，在本技术方案中可以根据第一光开关和第二光开关控制光源，同时通过第一程控光衰减器和第二程控光衰减器各光源的光输出功率，因此，可以实现单路或混合光的pdl调整。在实际应用中，输出的目标混合光pdl值在（0.1~20）db连续可调，且目标混合光输出pdl值的精度优于0.1db。
50.在可选的实施例中，所述装置还包括驱动电路。所述驱动电路分别耦合 dfb光源和sld/sled光源，所述驱动电路为dfb光源和sld/sled光源提供直流电流，以使dfb光源和sld/sled光源进行光电转换。通过驱动电路可以将市电（交流电）转变成可以给dfb激光器和sld/sled用的直流电，以使dfb光源和sld/sled光源可以进行光电转换。
51.在可选的实施例中，所述装置还包括温度控制电路。所述温度控制电路分别耦合 dfb光源和sld/sled光源，所述温度控制电路用于控制dfb光源和sld/sled光源均工作在预
设恒定温度下。
52.在可选的实施例中，所述温度控制电路包括半导体恒温装置。
53.在上述可选的实施例中，可以通过温度控制电路快速地使dfb光源和sld/sled光源的工作在恒定温度，使dfb光源和sld/sled光源的输出的第一、第二光信号更加稳定，从而提高输出光信号pdl值的准确性。
54.在可选的实施例中，如图3所示，所述装置还包括偏振控制器和光功率计。其中，偏振控制器耦合起偏器的输出端，所述偏振控制器用于扰偏目标混合光。光功率计耦合偏振控制器，所述光功率计用于测量扰偏后的目标混合光的功率，以获取功率最大值和功率最小值。
55.在可选的实施例中，溯源pdl值根据所述功率最大值和所述功率最小值计算得到。
56.所述光功率计可以包括快速光功率计等。起偏器输出的目标混合光可以通过光纤依次输入至偏振控制器以及光功率计中。所述偏振控制器用于改变目标混合光的偏振状态。
57.在对pdl测试仪校准装置进行溯源时，起偏器会输出pdl在一定范围内的目标混合光，偏振控制器会改变目标混合光的偏振状态。在偏振控制器输出的目标混合光中，一部分目标混合光的功率会随着偏振状态的变化而变化，另外一部分则不会变。光功率随偏振态变化的最大值即为偏振依赖损耗。通过光功率计测量目标混合光的功率，可以得到功率最大值p
max
和功率最小值p
min
。根据功率最大值p
max
和功率最小值p
min
可以计算溯源pdl值。所述溯源pdl值可以根据以下公式进行计算：在上述可选的实施例中，将目标混合光输入至偏振控制器，偏振控制器会改变目标混合光的偏振状态。偏振控制器将处理后的目标混合光输入至光功率计。通过光功率计可以标定目标混合光的pdl值，将目标混合光的pdl值溯源至光功率计的线性，提高pdl的测量不确定度。
58.在可选的实施例中，第一光开关通信耦合计算机设备，第一光开关用于接收计算机设备的指令控制通断。第二光开关通信耦合计算机设备，第二光开关用于接收计算机设备的指令控制通断。
59.通过计算机设备给第一光开关发送指令，可以方便快速地调节dfb光源的通断。通过计算机设备给第二光开关发送指令，可以方便快速地调节sld/sled光源的通断。
60.在可选的实施例中，第一程控光衰减器通信耦合计算机设备，第一程控光衰减器用于接收计算机设备的指令控制第一光信号的输出功率。第二程控光衰减器通信耦合计算机设备，第二程控光衰减器用于接收计算机设备的指令控制第二光信号的输出功率。
61.在可选的实施例中，所述目标混合光对应的模拟pdl值通过以下操作得到：根据第一程控光衰减器调整后的第一光信号的输出功率和第二程控光衰减器调整后的第二光信号的输出功率，计算模拟pdl值。其中模拟pdl值用于提供校准参考值。
62.dfb激光器输出的光偏振度约等于1，sld/sled激光器经消偏光纤处理后，其光偏振度约等于0。dfb激光器输出的光和sld/sled激光器输出的光通过光合束器混合至一束输出，以得到目标混合光。所述目标混合光经过起偏器后，两束光的偏振状态会不一致。具体
地：dfb光源输出的光经起偏器后，如果偏振态发生变化，dfb光源输出的光的功率会随着偏振态的变化而发生变化，而sld/sled光源输出的光的功率不会随着偏振态变化而发生变化。
63.举例而言，当dfb光源输出的光功率为p1(单位为mw)，sld/sled光源输出的光功率分别p2(单位为mw)时，模拟pdl值可以按下式计算：在上述可选的实施例中，通过第一程控光衰减器控制第一光信号的输出功率。通过第二程控光衰减器控制第二光信号的输出功率。根据第一程控光衰减器调整后的第一光信号的输出功率以及第二程控光衰减器调整后的第二光信号的输出功率，可以获取目标混合光对应的模拟pdl值。在上述第一、第二程控光衰减器的控制下，目标混合光对应的模拟pdl值在（0.1~20）db连续可调，且模拟pdl值的精度优于0.1db。
64.需要说明的是，以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利保护范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置，其特征在于，包括：dfb光源，用于提供第一光信号；sld/sled光源，用于提供第二光信号；第一光开关，其中一端耦接dfb光源，用于控制dfb光源的通断；第一程控光衰减器，其中一端耦接所述第一光开关的另一端，用于控制dfb光源的输出功率；第二光开关，其中一端通过消偏光纤耦接sld/sled光源，用于控制sld/sled光源的通断；第二程控光衰减器，其中一端耦接第二光开关的另一端，用于控制sld/sled光源的输出功率；光合束器，其中一端耦接第一程控光衰减器的另一端和第二程控光衰减器的另一端；起偏器，起偏器的输入端用于耦接光合束器的另一端，起偏器的输出端用于光输出；其中，第一光信号经由第一光开关进入第一程控光衰减器，第一程控光衰减器对第一光信号进行调整并将调整后的第一光信号输出给光合束器；第二光信号经过消偏光纤消偏并经由第二光开关进入第二程控光衰减器，第二程控光衰减器对消偏后的第二光信号进行调整并将调整后的第二光信号输出给光合束器；光合束器将调整后的第一光信号和调整后的第二光信号合成为单路混合光；起偏器调整单路混合光的偏振状态；单路混合光经过起偏器调整偏振状态后得到目标混合光，目标混合光用于输出至偏振依赖损耗pdl测试仪，以使pdl测试仪根据目标混合光测量实际pdl值，所述实际pdl值用于确定pdl测试仪的误差。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：驱动电路，分别耦合dfb光源和sld/sled光源，为dfb光源和sld/sled光源提供直流电流，以使dfb光源和sld/sled光源进行光电转换。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：温度控制电路，分别耦合dfb光源和sld/sled光源，用于控制dfb光源和sld/sled光源均工作在预设恒定温度下。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述温度控制电路包括半导体恒温装置。5.如权利要求1至4任意一项所述的装置，其特征在于，还包括：偏振控制器，耦合起偏器的输出端，用于扰偏目标混合光；光功率计，耦合偏振控制器，用于测量扰偏后的目标混合光的功率，以获取功率最大值和功率最小值。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，溯源pdl值根据所述功率最大值和所述功率最小值计算得到。7.如权利要求1至4任意一项所述的装置，其特征在于：第一光开关，通信耦合计算机设备，用于接收计算机设备的指令控制通断；第二光开关，通信耦合计算机设备，用于接收计算机设备的指令控制通断。8.如权利要求1至4任意一项所述的装置，其特征在于：第一程控光衰减器，通信耦合计算机设备，用于接收计算机设备的指令控制第一光信号的输出功率；第二程控光衰减器，通信耦合计算机设备，用于接收计算机设备的指令控制第二光信
号的输出功率。9.如权利要求1至4任意一项所述的装置，其特征在于，所述目标混合光对应的模拟pdl值通过以下操作得到：根据第一程控光衰减器调整后的第一光信号的输出功率和第二程控光衰减器调整后的第二光信号的输出功率，计算模拟pdl值；其中模拟pdl值用于提供校准参考值。

技术总结
本申请实施例了提供一种用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置，该用于偏振依赖损耗测试仪的校准装置包括：DFB光源用于提供第一光信号。SLD/SLED光源用于提供第二光信号。第一光开关其中一端耦接DFB光源。第一程控光衰减器其中一端耦接第一光开关的另一端。第二光开关其中一端耦接SLD/SLED光源。第二程控光衰减器其中一端通过消偏光纤耦接第二光开关的另一端。光合束器其中一端耦接第一程控光衰减器的另一端和第二程控光衰减器的另一端。起偏器的输入端用于耦接光合束器的另一端，起偏器的输出端用于光输出。本申请实施例的技术方案可以输出PDL值在（0.1~20）dB连续可调的目标混合光，且目标混合光PDL值的精度优于0.1dB。且目标混合光PDL值的精度优于0.1dB。且目标混合光PDL值的精度优于0.1dB。


技术研发人员：苏阳 李胜海 刘鹏 黄帅 陈东
受保护的技术使用者：广州赛宝计量检测中心服务有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/8/24