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光频谱仪在光纤布拉格光栅及光纤传感器测试上的解决方案
发布时间:2020-04-10   点击次数:248次

光频谱仪在FBG光纤布拉格光栅及光纤传感器测试上的应用

光纤布拉格光栅(Fibre Bragg Grating, FBG)因其独特的、可灵活编程的滤波性能,与光纤传输系统的天然兼容性,以及对环境参数的高度敏感,在光通讯、光纤激光器、窄线宽/单频激光器、光纤传感等领域被广泛使用。随着光通讯、光纤传感的快速发展,要求FBG对的光频谱、偏振等特性以及外界环境有更精细的、可控的响应和敏感度,对FBG本身特性的全面、精确、细致测量尤为重要。
在FBG测试领域,先锋科技提供多种激光频谱仪用于各种精度的反射/ 透射光谱测量,可用于刻写过程以及FBG元件、光纤传感器检测;同时,先锋科技提供多种连续、脉冲的深紫外激光器,适合FBG的全息刻写与掩膜刻写,并提供超快直写平台。

一、FBG 及 FBG传感器测试方案
1、BOSA系列高分辨率光频谱仪及器件测试仪

BOSA为采用受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)原理的光频谱仪,提供光通讯波段(C、L、O)10MHz高分辨率频谱测量。配合内置或外置的窄线宽可调谐光源,即可构成高分辨率的器件测试仪,特别适合高精度FBG测试。
与常规采用外差方式的高精度OSA不同,BOSA的SBS测量方式不会产生人为的边模伪讯,其无伪讯信噪比可达80dB,不掩盖FBG的边模性。同时,SBS具备陡峭的滤波曲线,无需任何反卷积运算即可实现高分辨率和高近进动态范围,得到FBG真实的光谱响应。
FBG的偏振响应在高精度传感、高速光通讯中非常重要。BOSA可方便的进行偏振测试,对FBG或光纤传感器的偏振依赖反射和透射谱进行精密测量。

产品特点:
· 全光学设计;无运动部件,无射频干扰;
· 10MHz (0.08pm @ 1550nm) 物理分辨率;
· 0.5pm绝对波长精度;
· 80dB免伪讯信噪比,真实反应FBG本身的边带反射率;
· 20nm/s 测量速度;
· -70dBm灵敏度,可测试长距离光纤传感器;
· 可扩展偏振测试功能;
· 位相测试功能扩展,可测试调制/相干信号。
主要参数指标

型号BOSA 400BOSA 100BOSA Lite +BOSA Lite
TLS 光源内置外置内置外置
可测波段C、L、OC、L
分辨率10MHz (0.08pm @ 1550nm)20MHz (0.16pm @ 1550nm)
波长准确度±0.5pm (C+L), ±1.0pm (O)±1.0pm (C+L)
无杂讯动态范围>80dB
灵敏度-70dBm
扫描速度20nm/s2.5nm/s
TLS输出>1mW功率
<1MHz线宽
N/A>1mW功率
<5MHz线宽
N/A

依据用户不同的需求以及已有的设备,可提供基于BOSA的灵活测试方案;


图1 内置TLS与用户自备TLS测试架构示意图

测试结果示例


图2:FBG 的插入损耗IL(黄色)、返回损耗RL(绿色)测试,横轴:0.1nm/div

 


图3:窄带宽FBG的插入损耗(IL)测试。横轴:50pm/div (左),3pm/div (右)。
 

2、BRISTOL 光频谱仪(OSA)
作为光通讯领域波长计、多波长计、光频谱仪的生产厂商,BRISTOL基于干涉仪的频谱仪系列可用于普通线宽的FBG测试。
BRISTOL 771型频谱仪为通用型高精度频谱仪,提供4GHz频谱分辨率;750型为光通讯专用频谱仪,提供25GHz频谱分辨率和0.07s的测量速度。配合宽带光源,即可实现FBG的IL、RL频谱测试。


图4 Bristol 771(左)、750(右)光频谱仪

主要技术指标:

型号771A-NIR771B-NIR750
波长范围520nm - 1700nm1260nm - 1680nm
频谱分辨率4GHz (0.3pm25GHz (0.2nm @ 1550nm)
波长准确度±0.2ppm
(波长计模式)
±0.75ppm
(波长计模式)
±6.5ppm
(±10pm@1550nm)
测量速度<2s<0.07s


图5 利用OSA测试FBG示意图

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