本發(fā)明涉及光電子器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種SLD光源測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

SLD(超輻射發(fā)光二極管)光源是光纖電流互感器(Fiber Optic Current Transformer,FOCT)的必要組成部分，SLD光源的特性對(duì)FOCT的性能往往起到關(guān)鍵作用。

FOCT是基于法拉第磁光效應(yīng)和安培環(huán)路定律，通過(guò)光纖敏感環(huán)檢測(cè)被測(cè)導(dǎo)體內(nèi)電流的大小，具體為：當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)，在光纖敏感環(huán)中傳輸?shù)淖笮陀倚龍A偏振光的相速度分別向相反的方向改變，從而產(chǎn)生正比于電流大小的相位差(即法拉第相移)，此時(shí)的光路特性稱之為具有非互易性。這個(gè)相位差可以通過(guò)干涉法來(lái)測(cè)量，并由光電探測(cè)器將干涉光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸出。根據(jù)對(duì)電壓信號(hào)的分析，即可得出被測(cè)導(dǎo)體中電流的大小。

SLD光源的多個(gè)特性參數(shù)對(duì)FOCT測(cè)量精度均有影響，如光源的譜寬與光路的相干性有關(guān)，光源的光譜調(diào)制度與光路相干噪聲有關(guān)，光源的偏振度與干涉信號(hào)中的直流分量以及光路的偏振噪聲有關(guān)，光源的功率與光學(xué)噪聲、光源的動(dòng)態(tài)特性、信號(hào)調(diào)制和系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間有關(guān)。SLD光源在長(zhǎng)期使用中，由于受外部環(huán)境的影響，其中心波長(zhǎng)漂移、光功率衰減和光源管芯溫度變化等均會(huì)直接導(dǎo)致FOCT測(cè)量精度的漂移。因此有必要對(duì)SLD光源的性能進(jìn)行測(cè)試。

傳統(tǒng)的SLD光源檢測(cè)方法，例如通過(guò)測(cè)量P-I曲線、3dB帶寬、光譜紋波、光功率穩(wěn)定度和偏振度等參數(shù)來(lái)評(píng)判SLD光源性能的優(yōu)劣，是將SLD光源獨(dú)立于FOCT進(jìn)行某一參數(shù)的單獨(dú)測(cè)試，不能完全和精準(zhǔn)的反映出SLD光源的質(zhì)量，該測(cè)試結(jié)果不能直接用于衡量其在FOCT中的系統(tǒng)性能，從而不能為FOCT中SLD光源的篩選提供直接有效的技術(shù)參考指標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種SLD光源測(cè)試系統(tǒng)，將SLD光源置于基于FOCT光路中檢驗(yàn)SLD光源在外部環(huán)境激勵(lì)下的性能參數(shù)，因此能夠以FOCT測(cè)量誤差的形式進(jìn)行等效表達(dá)其在外部環(huán)境激勵(lì)下給FOCT帶來(lái)的誤差，從而為FOCT中SLD光源的篩選提供直接有效的技術(shù)參考指標(biāo)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種SLD光源測(cè)試系統(tǒng)，包括：

耦合器，其第一端接收所述待測(cè)SLD光源發(fā)出的光，第二端與探測(cè)器連接；

起偏器組件，與所述耦合器的第三端連接，將所述待測(cè)SLD光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為兩束線偏振光；

保偏光纖環(huán)，其第一端與所述起偏器組件的輸出端連接；

敏感元件，感應(yīng)通電導(dǎo)體內(nèi)的基準(zhǔn)電流值，與所述保偏光纖環(huán)的第二端連接；所述起偏器組件輸出的兩束線偏振光經(jīng)所述保偏光纖環(huán)、所述敏感元件后原路返回，返回后的兩束線偏振光發(fā)生干涉；

探測(cè)器，檢測(cè)所述耦合器的第二端輸出的干涉光強(qiáng)，并得到與所述干涉光強(qiáng)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；

信號(hào)處理電路，接收所述探測(cè)器發(fā)送的電信號(hào)，解析后得到測(cè)量電流值；

誤差計(jì)算單元，接收所述信號(hào)處理電路發(fā)送的所述測(cè)量電流值，根據(jù)所述基準(zhǔn)電流值以及所述測(cè)量電流值得到所述待測(cè)SLD光源在所處環(huán)境下引入的測(cè)量誤差。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，所述起偏器組件包括起偏器和直波導(dǎo)調(diào)制器，其中：

所述起偏器的第一端與所述耦合器的第三端連接；

所述直波導(dǎo)調(diào)制器的第一端與所述起偏器的第二端采用45度對(duì)軸角連接；所述直波導(dǎo)調(diào)制器的第二端與所述保偏光纖環(huán)的第一端采用0度對(duì)軸角連接；所述直波導(dǎo)調(diào)制器的電信號(hào)輸入端接收調(diào)制信號(hào)。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，所述信號(hào)處理電路中包括調(diào)制信號(hào)輸出模塊，所述調(diào)制信號(hào)輸出模塊發(fā)送調(diào)制信號(hào)至所述直波導(dǎo)調(diào)制器的電信號(hào)輸入端。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，所述起偏器組件包括Y波導(dǎo)調(diào)制器和偏振合束器，其中：

所述Y波導(dǎo)調(diào)制器的輸入端通過(guò)耦合器接收所述待測(cè)SLD光源發(fā)出的光，所述Y波導(dǎo)調(diào)制器的電信號(hào)輸入端接收調(diào)制信號(hào)；

所述偏振合束器的一個(gè)輸入端與所述Y波導(dǎo)調(diào)制器的一個(gè)輸出端采用90度對(duì)軸角連接，所述偏振合束器的另一個(gè)輸入端與所述Y波導(dǎo)調(diào)制器的另一個(gè)輸出端采用0度對(duì)軸角連接；所述偏振合束器的輸出端與所述保偏光纖環(huán)的第一端采用0度對(duì)軸角連接。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，所述信號(hào)處理電路中包括調(diào)制信號(hào)輸出模塊，所述調(diào)制信號(hào)輸出模塊發(fā)送調(diào)制信號(hào)至所述Y波導(dǎo)調(diào)制器的電信號(hào)輸入端。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，所述敏感元件，包括光纖環(huán)以及分別設(shè)置于所述光纖環(huán)兩端的光纖波片和反射鏡，所述光纖環(huán)內(nèi)有通電導(dǎo)體穿過(guò)，所述光纖波片與所述保偏光纖環(huán)的第二端連接。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，還包括：

環(huán)境發(fā)生器，所述待測(cè)SLD光源置于所述環(huán)境發(fā)生器內(nèi)部，所述環(huán)境發(fā)生器響應(yīng)上位機(jī)的控制信號(hào)模擬所述待測(cè)SLD光源所處環(huán)境參數(shù)。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，所述環(huán)境發(fā)生器模擬的所述待測(cè)SLD光源所處環(huán)境參數(shù)包括：溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊和輻照中的至少一種。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，還包括：

電流發(fā)生器，輸出預(yù)設(shè)電流至所述通電導(dǎo)體；

基準(zhǔn)互感器，檢測(cè)所述電流發(fā)生器輸出預(yù)設(shè)電流的電流值，作為所述通電導(dǎo)體中的基準(zhǔn)電流值。

可選地，上述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)中，所述誤差計(jì)算單元，獲取所述基準(zhǔn)互感器檢測(cè)的通電導(dǎo)體中的基準(zhǔn)電流值以及所述信號(hào)處理電路解析得到的所述測(cè)量值，得到所述待測(cè)SLD光源在所處環(huán)境下引入的測(cè)量誤差；

所述誤差計(jì)算單元發(fā)送所述測(cè)量誤差至所述上位機(jī)。

本發(fā)明實(shí)施例所述的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)，待測(cè)SLD光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)耦合器、起偏器組件、保偏光纖環(huán)、敏感元件后原路返回，返回后的兩束線偏振光發(fā)生干涉；由探測(cè)器檢測(cè)干涉光強(qiáng)，并得到與所述干涉光強(qiáng)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；信號(hào)處理電路，接收所述探測(cè)器發(fā)送的電信號(hào)，解析后得到測(cè)量電流值；誤差計(jì)算單元，接收所述信號(hào)處理電路發(fā)送的所述測(cè)量電流值，根據(jù)所述基準(zhǔn)電流值以及所述測(cè)量電流值得到待測(cè)SLD光源在所處環(huán)境下引入的測(cè)量誤差。光波在上述系統(tǒng)中的傳輸方式與FOCT中光傳輸方式相同，因此最終得到的待測(cè)SLD光源在所處環(huán)境下引入的測(cè)量誤差的表現(xiàn)形式也可以與FOCT測(cè)量誤差的形式等效，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方案能完全和精準(zhǔn)的反映出待測(cè)SLD光源的精度，且測(cè)試結(jié)果可直接用于衡量其在FOCT中的系統(tǒng)性能，為FOCT中SLD光源的篩選提供直接有效的技術(shù)參考指標(biāo)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述SLD光源測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述采用直波導(dǎo)調(diào)制器起偏組件的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述采用Y波導(dǎo)調(diào)制器起偏組件的SLD光源測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述敏感元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例所述SLD光源測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例。

本實(shí)施例提供一種SLD光源測(cè)試系統(tǒng)，如圖1所示，包括：

耦合器101，其第一端接收所述待測(cè)SLD光源100發(fā)出的光，第二端與探測(cè)器102連接。

起偏器組件200，與所述耦合器101的第三端連接，將所述待測(cè)SLD光源100發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為兩束線偏振光，兩束線偏振光正交。

保偏光纖環(huán)103，其第一端與所述起偏器組件200的輸出端連接；兩束線偏振光進(jìn)入所述保偏光纖環(huán)103，分別沿著所述保偏光纖環(huán)的快軸和慢軸傳輸。

敏感元件300，感應(yīng)通電導(dǎo)體內(nèi)的基準(zhǔn)電流值，與所述保偏光纖環(huán)103的第二端連接；所述起偏器組件200輸出的兩束線偏振光經(jīng)所述保偏光纖環(huán)103、所述敏感元件300后原路返回，返回后的兩束線偏振光發(fā)生干涉，通過(guò)所述耦合器101的第二端輸出干涉光強(qiáng)。

探測(cè)器102，檢測(cè)所述耦合器101的第二端輸出的干涉光強(qiáng)，并得到與所述干涉光強(qiáng)對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，探測(cè)器102可將干涉光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。

信號(hào)處理電路104，接收所述探測(cè)器102發(fā)送的電信號(hào)，解析后得到測(cè)量電流值。因?yàn)镕OCT的就是通過(guò)檢測(cè)電流值來(lái)檢測(cè)誤差的，因此本實(shí)施例中依照FOCT檢測(cè)原理，也將干涉光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為最終的電流值。

誤差計(jì)算單元105，接收所述信號(hào)處理電路104發(fā)送的所述測(cè)量電流值，根據(jù)所述基準(zhǔn)電流值以及所述測(cè)量電流值得到所述待測(cè)SLD光源100在所處環(huán)境下引入的測(cè)量誤差。所述基準(zhǔn)電流值可以由基準(zhǔn)互感器測(cè)量得到，作為所述誤差計(jì)算單元105中的基準(zhǔn)值。所述測(cè)量誤差可以由所述測(cè)量電流值與所述基準(zhǔn)電流值依據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)算模型得到，該預(yù)設(shè)計(jì)算模型根據(jù)FOCT測(cè)量原理直接得到。而所述待測(cè)SLD光源100所處環(huán)境即為溫度、濕度、輻照度等等，可以將所述待測(cè)SLD光源100置于各個(gè)參數(shù)都非常穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室、箱體內(nèi)等環(huán)境中，而所需要的環(huán)境的各個(gè)參數(shù)可以預(yù)先測(cè)量好作為已知數(shù)據(jù)保存，因此當(dāng)?shù)玫綔y(cè)量誤差時(shí)，即可將測(cè)量誤差與環(huán)境的各個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)起來(lái)。

顯然，上述系統(tǒng)中所搭建的光路，光波的傳輸方式與FOCT中光傳輸方式相同，因此最終得到的測(cè)量誤差的表現(xiàn)形式也與FOCT測(cè)量誤差的形式等效，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方案能完全和精準(zhǔn)的反映出待測(cè)SLD光源的精度，且測(cè)試結(jié)果可直接用于衡量其在FOCT中的系統(tǒng)性能，為FOCT中待測(cè)SLD光源的篩選提供直接有效的技術(shù)參考指標(biāo)。

上述方案中，所述起偏器組件可通過(guò)直波導(dǎo)方式或者Y型波導(dǎo)方式實(shí)現(xiàn)，具體地：

直波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)方式如圖2所示，所述起偏器組件200包括起偏器201和直波導(dǎo)調(diào)制器202，其中：

所述起偏器201的第一端與所述耦合器101的第三端連接，耦合器101中的偏振光進(jìn)入所述起偏器201后，生成兩束線偏振光。

所述直波導(dǎo)調(diào)制器202的第一端與所述起偏器201的第二端采用45度對(duì)軸角連接，兩束線偏振光進(jìn)入所述直波導(dǎo)調(diào)制器202。所述直波導(dǎo)調(diào)制器202的第二端與所述保偏光纖環(huán)103的第一端采用0度對(duì)軸角連接，則兩束線偏振光進(jìn)入所述保偏光纖環(huán)內(nèi)，分別沿著保偏光纖環(huán)的快軸和慢軸傳輸，所述直波導(dǎo)調(diào)制器202的電信號(hào)輸入端接收調(diào)制信號(hào)。由于輸出信號(hào)與電流引起的相位差滿足余弦函數(shù)關(guān)系，為獲得高靈敏度，采用調(diào)制器來(lái)施加偏置，使之工作在一個(gè)響應(yīng)斜率不為零的點(diǎn)，所述調(diào)制信號(hào)通常為正弦波信號(hào)或者方波信號(hào)。如圖所示，所述調(diào)制信號(hào)可以由所述信號(hào)處理電路104直接提供，具體地所述信號(hào)處理電路104中包括調(diào)制信號(hào)輸出模塊，所述調(diào)制信號(hào)輸出模塊發(fā)送調(diào)制信號(hào)至所述直波導(dǎo)調(diào)制器的電信號(hào)輸入端。

Y波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)方式如圖3所示，所述起偏器組件200包括Y波導(dǎo)調(diào)制器203和偏振合束器204，其中：

所述Y波導(dǎo)調(diào)制器203的輸入端通過(guò)耦合器101接收所述待測(cè)SLD光源100發(fā)出的光，所述Y波導(dǎo)調(diào)制器203的電信號(hào)輸入端接收調(diào)制信號(hào)，所述信號(hào)處理電路104中包括調(diào)制信號(hào)輸出模塊，所述調(diào)制信號(hào)輸出模塊發(fā)送調(diào)制信號(hào)至所述Y波導(dǎo)調(diào)制器的電信號(hào)輸入端。

所述偏振合束器204的一個(gè)輸入端與所述Y波導(dǎo)調(diào)制器203的一個(gè)輸出端采用90度對(duì)軸角連接，兩束偏振光發(fā)生快慢軸互換，所述偏振合束器204的另一個(gè)輸入端與所述Y波導(dǎo)調(diào)制器203的另一個(gè)輸出端采用0度對(duì)軸角連接；因此，通過(guò)所述偏振合束器204的兩個(gè)輸入端進(jìn)入的線偏振光具有不同的偏振態(tài)。所述偏振合束器的輸出端與所述保偏光纖環(huán)的第一端采用0度對(duì)軸角連接。

上述方案中，如圖4所示，所述敏感元件300，包括光纖環(huán)301以及分別設(shè)置于所述光纖環(huán)301兩端的光纖波片302和反射鏡303，所述光纖環(huán)301內(nèi)有通電導(dǎo)體穿過(guò)，所述光纖波片302與所述保偏光纖環(huán)103的第二端連接。所述光纖波片302可以選擇1/4光纖波片，所述反射鏡303為法拉第鏡、光纖鍍膜反射鏡、光纖貼片反射鏡等。偏振模式相互正交的兩束光波列在敏感元件中傳輸，通過(guò)光纖波片302，可以使光波列在線偏振態(tài)和圓偏振態(tài)之間互換，通過(guò)反射鏡303，可以使光波列的圓偏振態(tài)在左旋和右旋之間互換，當(dāng)導(dǎo)體中無(wú)電流通過(guò)時(shí)，這兩束光波列所經(jīng)歷過(guò)的偏振態(tài)與路徑完全等效，只是在時(shí)間先后上有差別(例如其中一束光波列從出發(fā)到返回探測(cè)點(diǎn)時(shí)所經(jīng)歷的偏振態(tài)依次為：快軸偏振—左旋—右旋—慢軸偏振，則另一束光波列在相同光程中所經(jīng)歷的偏振態(tài)依次為：慢軸偏振—右旋—左旋—快軸偏振)，這種情況下，光路的特性稱之為是具有互易性，當(dāng)導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)，在光纖環(huán)301中傳輸?shù)淖笮陀倚龍A偏振光的相速度分別向相反的方向改變，從而產(chǎn)生正比于電流大小的相位差(即法拉第相移)，此時(shí)的光路被稱之為具有非互易性。由此可見(jiàn)，本實(shí)施例上述系統(tǒng)所搭建的光路，完全等效于FOCT光路，因此采用其對(duì)SLD光源進(jìn)行測(cè)試，相當(dāng)于將SLD光源設(shè)置于FOCT中，所以測(cè)量結(jié)果即可直接反應(yīng)其在FOCT中的使用性能，也就能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果直接對(duì)SLD光源進(jìn)行篩選。

作為一種優(yōu)選的方案，進(jìn)一步地，如圖5，上述系統(tǒng)還包括環(huán)境發(fā)生器400，所述待測(cè)SLD光源100置于所述環(huán)境發(fā)生器400內(nèi)部，所述環(huán)境發(fā)生器400響應(yīng)上位機(jī)500的控制信號(hào)模擬所述待測(cè)SLD光源100所處環(huán)境。所處環(huán)境包括：溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊和輻照中的至少一種。例如，所述環(huán)境發(fā)生器400可以模擬單一的環(huán)境，例如采用溫控箱來(lái)模擬溫度，采用加濕器來(lái)控制濕度等，也可以采用具有多種環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)功能的環(huán)境控制組件。所述光電模塊即為圖1至圖3中的光電子器件及按照其連接方式組成的模塊。

以上方案中，系統(tǒng)還可以包括電流發(fā)生器600，輸出預(yù)設(shè)電流至所述通電導(dǎo)體；基準(zhǔn)互感器700，檢測(cè)所述電流發(fā)生器600輸出預(yù)設(shè)電流的電流值，作為所述通電導(dǎo)體中的基準(zhǔn)電流值。所述誤差計(jì)算單元105，獲取所述基準(zhǔn)互感器700檢測(cè)的通電導(dǎo)體中的基準(zhǔn)電流值以及所述信號(hào)處理電路104解析得到的所述待測(cè)SLD光源100所處環(huán)境對(duì)應(yīng)的電流值得到所述測(cè)量誤差；所述誤差計(jì)算單元105發(fā)送所述測(cè)量誤差至所述上位機(jī)500。采用該系統(tǒng)對(duì)待測(cè)SLD光源性能檢測(cè)的步驟為：

完成SLD光源性能檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的搭建，包含：電流發(fā)生器的輸出端分別接上基準(zhǔn)互感器和通電導(dǎo)體，基準(zhǔn)互感器和信號(hào)處理電路的輸出端均接入誤差計(jì)算單元，誤差計(jì)算單元的輸出端與上位機(jī)連接。完成待測(cè)SLD光源與耦合器的連接。將待測(cè)SLD光源置于環(huán)境發(fā)生器中，并且完成環(huán)境發(fā)生器與上位機(jī)的連接。開(kāi)啟電流發(fā)生器，通過(guò)上位機(jī)，對(duì)信號(hào)處理電路的輸出電流值進(jìn)行標(biāo)定，使之與基準(zhǔn)互感器的輸出電流值一致。即在環(huán)境發(fā)生器未產(chǎn)生任何環(huán)境激勵(lì)的情況下，信號(hào)處理單元得到的結(jié)果應(yīng)該與基準(zhǔn)電流值相同。通過(guò)上位機(jī)控制環(huán)境發(fā)生器，使之產(chǎn)生環(huán)境激勵(lì)，通過(guò)上位機(jī)讀取并保存由誤差計(jì)算單元輸出的測(cè)量誤差結(jié)果，顯然此測(cè)量誤差即為待測(cè)SLD光源在當(dāng)前所處的環(huán)境下引入的。為避免附加的測(cè)量誤差，以上測(cè)試進(jìn)行時(shí)，除環(huán)境發(fā)生器內(nèi)部環(huán)境以外，其余環(huán)境應(yīng)保持穩(wěn)定。

本發(fā)明的核心點(diǎn)在于通過(guò)FOCT光路系統(tǒng)，將SLD光源在外部環(huán)境激勵(lì)下的特性參數(shù)漂移檢測(cè)出來(lái)，并以FOCT測(cè)量誤差的形式進(jìn)行等效表達(dá)，因此測(cè)試結(jié)果能夠作為衡量SLD光源質(zhì)量的參考指標(biāo)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。