Устройство для измерения двулучепреломления и способ измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна (варианты) и оптическое волокно (варианты)

Устройство для измерения двулучепреломления и способ измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна (варианты) и оптическое волокно (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу измерения двулучепреломления оптического волокна и к измерительному устройству, и к способу измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна и к оптическому волокну, и относится к методам точного и простого измерения двулучепреломления и дисперсии поляризационных мод оптического волокна в продольном направлении.

Данная заявка относится и по ней испрашивается приоритет на основании Японской патентной публикации 2005-117030, поданной 14 апреля 2005 г., и на основании Японской патентной публикации 2005-229263, поданной 8 августа 2005 г., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.

Описание уровня техники

В последние годы рост пропускной способности и дальности оптических каналов связи привел к необходимости в снижении дисперсии поляризационных мод (далее "ДПМ") на линиях связи. ДПМ - это дисперсия, которая обусловлена различием в групповой скорости двух ортогональных компонентов собственной поляризации, которые распространяются в оптическом волокне (см. ссылку на патентные источники 1 и 2 и ссылку на непатентные источники 1-5).

ДПМ определяется двумя параметрами. Один из них - это величина двулучепреломления в оптическом волокне; другой - это величина взаимодействия поляризационных мод, которая указывает изменения продольного направления оси двулучепреломления в оптическом волокне.

Конкретные факторы, определяющие ДПМ в линии связи на основе оптического кабеля, включают в себя эллиптичность сердцевины волокна, асимметрию и т.п. напряжений, возникающих в сердцевине, и другие факторы, имеющие место в оптическом волокне, а также асимметрию напряжений, обусловленную изгибанием оптического волокна при изготовлении оптического кабеля, и другие факторы, связанные с процессами изготовления оптического кабеля. Поэтому, во избежание ухудшения ДПМ в оптических кабелях вследствие факторов в оптических волокнах, желательно измерять ДПМ, обусловленную факторами в оптическом волокне, до процессов изготовления оптического кабеля, и отбраковывать оптические волокна с низкими характеристиками ДПМ.

Оптическое волокно обычно наматывается на бобину для транспортировки к месту изготовления оптического кабеля. Однако оптическое волокно, намотанное на бобину, подвергается изгибу и двулучепреломлению, обусловленному поперечным давлением при намотке на бобину; кроме того, оптические волокна входят в контакт друг с другом или подвергаются существенному кручению при наматывании на бобину, что обуславливает взаимодействие поляризационных мод. По этой причине ДПМ оптического волокна, намотанного на бобину, не совпадает с ДПМ, обусловленной факторами в оптическом волокне.

Таким образом, для измерения ДПМ, обусловленной факторами в оптическом волокне, применяется способ, согласно которому оптическое волокно удаляют из бобины и наматывают с диаметром от 20 см до 100 см, и, путем погружения волокна в жидкость, удельный вес которой близок к удельному весу оптического волокна, устраняют двулучепреломление, обусловленное поперечным давлением и изгибом малого радиуса, а также взаимодействие поляризационных мод, обусловленное контактом между оптическими волокнами, и измеряют ДПМ. Это измерение ДПМ описано, например, в ссылке на непатентный источник 5.

Согласно ссылке на непатентный источник 4 ДПМ обладает статистическими свойствами, и поэтому измерения сопряжены с неопределенностью. Для снижения этой неопределенности, можно использовать способы увеличения полной ДПМ оптического волокна для измерения, расширения длин волны для измерения, или приложения возмущения к измеряемому оптическому волокну и осуществления многократных измерений.

Ссылка на патентный источник 1: Международная патентная публикация WO 2004/010098.

Ссылка на патентный источник 2: Международная патентная публикация WO 2004/045113.

Ссылка на непатентный источник 1: Е. Chausse, N. Gisin, Ch. Zimmer, "POTDR, depolarization and detection of sections with large PMD", OFMC '95.

Ссылка на непатентный источник 2: Tadao Tsuruta, Ouyou Kougaku 2, стр.197-200, BAIFUKAN CO., LTD.

Ссылка на непатентный источник 3: R.C. Jones, "A new calculus for the treatment of optical systems VI. Experimental determination of the matrix", JOSA, т.37, стр.110-112, 1947.

Ссылка на непатентный источник 4: N. Gisin, "How accurately can one measure a statistical quantity like polarization-mode dispersion", PTL, т.8, №12, стр.1671-1673, дек. 1996.

Ссылка на непатентный источник 5: B.L. Heffher, "Automated measurement of polarization mode dispersion using Jones matrix eigenanalysis", IEEE Photonics Tech. Lett. т.4, №9, сен. 1992.

Однако способы измерения ДПМ, отвечающие уровню техники, сопряжены со следующими проблемами.

Для увеличения полной ДПМ оптического волокна для измерения, общую длину оптического волокна для измерения следует сделать большой, если оптическое волокно для измерения имеет малую ДПМ; но поскольку оптическое волокно, используемое в измерениях ДПМ в свободном состоянии, нельзя снова использовать в качестве изделия, этот способ требует оптического волокна большой длинны всякий раз при осуществлении измерения, что приводит к заметному проценту отходов. Кроме того, способы, предусматривающие расширение длин волны для измерения, подлежат ограничениям, связанным с рабочими длинами волны источника света, что приводит к ограничению сферы применения таких способов. Кроме того, способы, требующие неоднократных измерений, требуют время для осуществления измерений и неэффективны.

Теперь опишем другую технологию, отвечающую уровню техники, и проблемы, связанные с этой технологией. Ввиду больших флуктуации ДПМ в зависимости от условий предварительного формирования и вытягивания оптического волокна, обычно оптические волокна, изготовленные в одинаковых условиях, демонстрируют, по существу, одинаковые значения ДПМ, но вследствие непредвиденных причин, в ряде случаев происходит частичное ухудшение ДПМ, поэтому желательно осуществлять измерения в продольном направлении.

Способы продольного измерения двулучепреломления и ДПМ, отвечающие уровню техники, включают в себя способы, описанные в ссылках на патентный источник 1 и 2. Эти способы предусматривают измерение двулучепреломления и ДПМ на основании степени расплывания формы сигнала ОВРМ (оптического временного рефлектометра), наблюдаемого при размещении поляризатора между ОВРМ и оптическим волокном для измерения. Однако эти способы измерения сталкиваются с рядом проблем.

Прежде всего, согласно способам, отвечающим уровню техники, амплитуда сигнала зависит от состояния поляризации падающего света и от угла оси двулучепреломления оптического волокна, из-за чего возникает проблема, состоящая в невозможности осуществления точных измерений. Например, когда поляризация падающего света является линейной поляризацией, амплитуда максимальна, когда угол между направлением линейной поляризации и осью двулучепреломления равен 45°, но когда эти два направления совпадают, амплитуда равна нулю. Эта проблема оказывает серьезное влияние на результаты измерения дисперсии поляризационных мод с использованием традиционных способов.

Кроме того, согласно способам, отвечающим уровню техники, разброс относительно кривой аппроксимации методом наименьших квадратов используется в качестве показателя расплывания формы сигнала ОВРМ; для этого следует производить усреднение по определенному интервалу, что само по себе не позволяет добиться высокого разрешения.

Кроме того, способы, отвечающие уровню техники, отличаются простой конфигурацией, благодаря использованию ОВРМ общего назначения; но поскольку источник света ОВРМ общего назначения имеет большую ширину спектра, от 5 нм до 20 нм, при прохождении точки с большой ДПМ, возникает явление, состоящее в том, что состояние поляризации импульса зависит от длины волны, вследствие чего амплитуда усредняется и уменьшается; поэтому возникает проблема, связанная с невозможностью осуществления последовательных измерений ДПМ (см. ссылку на непатентный источник 1).

Сущность изобретения

Данное изобретение предложено в свете вышеописанных обстоятельств, и ставит своей задачей обеспечение способа измерения, с высокой точностью и за короткий промежуток времени, двулучепреломления и ДПМ короткого оптического волокна, имеющего сравнительно малую ДПМ в свободном состоянии, и устройства для осуществления этого способа.

Дополнительной задачей данного изобретения является обеспечение способа и устройства для точного продольного измерения двулучепреломления и ДПМ оптического волокна в свободном состоянии с произвольным разрешением, с тем условием, чтобы даже наличие точки с большой ДПМ посередине волокна не оказывало влияния на результаты последующих измерений.

Для решения поставленных задач данное изобретение предусматривает способ измерения двулучепреломления оптического волокна, в котором получают двухпроходную матрицу Джонса R(z) для первого интервала (0, z) от начальной точки измерения 0 в оптическом волокне для измерения до предписанной позиции z, и двухпроходную матрицу Джонса R(z+Δz) для второго интервала (0, z+Δz) от начальной точки измерения 0 до позиции z+Δz, отличной от позиции z, определяют собственные значения ρ₁, ρ₂ матрицы R(z+Δz)R(z)^-1, и, решая следующие уравнения (1) и (2),

где ϕ обозначает разность фаз между линейно поляризованными компонентами, обусловленную двулучепреломлением, Δn обозначает двулучепреломление, и λ обозначает длину волны,

получают двулучепреломление в бесконечно малом интервале Δz от позиции z до позиции z+Δz.

Согласно способу измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающему данному изобретению, предпочтительно использовать поляризационный ОВРМ для получения двухпроходных матриц Джонса оптического волокна для измерения.

Кроме того, данное изобретение предусматривает устройство измерения двулучепреломления оптического волокна, имеющее средство управления хронированием; средство формирования импульсного света, действующее под управлением средства управления хронированием; средство преобразования поляризации, которое преобразует импульсный свет из средства формирования импульсного света в поляризованное состояние; средство оптической рециркуляции, которое вводит импульсный свет из средства преобразования поляризации в один конец оптического волокна для измерения, и которое выводит свет обратного рассеяния, возвращающийся в один конец оптического волокна для измерения; средство выявления поляризации, действующее под управлением средства управления хронированием, которое выявляет состояние поляризации света, выходящего из средства оптической рециркуляции, как временной ряд; и средство анализа, которое на основании выходного сигнала средства выявления поляризации использует способ измерения двулучепреломления для измерения двулучепреломления оптического волокна для измерения.

Кроме того, данное изобретение предусматривает способ измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна, в котором двулучепреломление оптического волокна для измерения в свободном состоянии, измеряемое с использованием способа измерения двулучепреломления оптического волокна, и связь с дисперсией поляризационных мод оптического волокна для измерения в свободном состоянии, используют для измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна для измерения в свободном состоянии.

Кроме того, данное изобретение предусматривает способ измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна, в котором удаляют участок оптического волокна, намотанного на бобину и, после использования способа измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна для измерения дисперсии поляризационных мод измеренное значение дисперсии поляризационных мод принимают как дисперсию поляризационных мод, когда все оптическое волокно, намотанное на бобину, находится в свободном состоянии.

Кроме того, данное изобретение предусматривает способ измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна, в котором двулучепреломление оптического волокна для измерения в свободном состоянии, измеряемое с использованием способа измерения двулучепреломления оптического волокна, и связь с дисперсией поляризационных мод оптического волокна для измерения в свободном состоянии, используют для измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна для измерения в свободном состоянии, когда оно находится в состоянии намотки на бобину.

Кроме того, данное изобретение предусматривает способ измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна, в котором двулучепреломление оптического волокна для измерения в состоянии намотки на бобину, измеряемое с использованием способа измерения двулучепреломления оптического волокна, и связь с дисперсией поляризационных мод оптического волокна для измерения в свободном состоянии, используют для измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна для измерения в свободном состоянии, когда оно находится в состоянии намотки на бобину.

Согласно способу измерения дисперсии поляризационных мод величина кручения, приложенная к оптическому волокну для измерения в состоянии намотки на бобину может составлять 1 рад/м или менее.

Согласно способу измерения дисперсии поляризационных мод двулучепреломление можно измерять для участка, на котором эффекты натяжения намотки на бобину и поперечного давления, обусловленного намоткой самого оптического волокна, малы, и это двулучепреломление оптического волокна для измерения можно использовать как репрезентативное значение, и использовать как дисперсию поляризационных мод оптического волокна, когда все оптическое волокно, намотанное на бобину, находится в свободном состоянии.

Согласно способу измерения дисперсии поляризационных мод прокладочный материал можно поместить в месте, где оптическое волокно для измерения контактирует с бобиной, на которую намотано оптическое волокно, для уменьшения поперечного давления на оптическое волокно, и, кроме того, можно устранить эффект флуктуации состояния поляризации в ходе измерений, обусловленных расширением и сжатием бобины вследствие изменений температуры в условиях измерения.

Согласно способу измерения дисперсии поляризационных мод после временного ослабления натяжения оптического волокна можно измерять двулучепреломление оптического волокна для измерения, когда оно находится в состоянии намотки на бобину, и можно измерять дисперсию поляризационных мод оптического волокна в свободном состоянии.

Кроме того, данное изобретение предусматривает оптическое волокно, в котором дисперсия поляризационных мод, измеряемая вышеописанным способом измерения дисперсии поляризационных мод оптического волокна, составляет 0,1 пс·км 1/2 или менее.

В этом оптическом волокне величина приложенного кручения в состоянии намотки на бобину может составлять 1 рад/м или менее.

В этом оптическом волокне можно отображать значение или верхний предел измеренной дисперсии поляризационных мод.

Согласно данному изобретению получают двухпроходную матрицу Джонса R(z) для первого интервала (0, z) от начальной точки измерения 0 в оптическом волокне для измерения до предписанной позиции z и двухпроходную матрицу Джонса R(z+Δz) для второго интервала (0, z+Δz) от начальной точки измерения 0 до позиции z+Δz, отличной от позиции z, в оптическом волокне для измерения, определяют собственные значения ρ₁, ρ₂ матрицы R(z+Δz)R(z)^-1, и получаются путем вычисления двулучепреломление бесконечно малого интервала Δz и получают ДПМ оптического волокна на основании полученного, таким образом, двулучепреломления оптического волокна, что позволяет обеспечить способ и устройство для точного измерения, в короткий промежуток времени, двулучепреломления и ДПМ короткого оптического волокна, находящегося в свободном состоянии и имеющего сравнительно малую ДПМ.

Кроме того, данное изобретение позволяет обеспечить способ и устройство для измерения в продольном направлении, точно и с произвольным разрешением, двулучепреломления и ДПМ оптического волокна в свободном состоянии, при этом даже наличие точки с большой ДПМ посередине волокна не оказывает влияния на результаты последующих измерений.

Кроме того, благодаря данному изобретению, ДПМ оптического волокна в свободном состоянии можно оценить для оптического волокна в состоянии намотки на бобину или в состоянии намотки на бобину с временно ослабленным натяжением.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - общая схема, поясняющая интервал измерения согласно способу измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающему данному изобретению.

Фиг.2 - блок-схема аспекта устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.3 - блок-схема иллюстративного средства формирования импульсного света устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.4 - блок-схема другого иллюстративного средства формирования импульсного света устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.5 - блок-схема иллюстративного средства преобразования поляризации устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.6 - блок-схема другого иллюстративного средства преобразования поляризации устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.7 - блок-схема еще одного иллюстративного средства преобразования поляризации устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.8 - блок-схема еще одного иллюстративного средства преобразования поляризации устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.9 - блок-схема другого аспекта устройства измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающего данному изобретению.

Фиг.10 - пример двулучепреломления, измеренного способом измерения, отвечающим данному изобретению, когда кручение в одном направлении применяется после отвердевания оптического волокна.

Фиг.11 - пример фактического двулучепреломления и двулучепреломления, измеренного способом измерения, отвечающим данному изобретению, когда кручение в одном направлении применяется до отвердевания оптического волокна.

Фиг.12 - пример фактического двулучепреломления и двулучепреломления, измеренного способом измерения, отвечающим данному изобретению, когда синусоидальное вращение применяется до отвердевания оптического волокна.

Фиг.13 - двулучепреломления, измеренного способом, отвечающим данному изобретению, с результатами измерения для десяти измерений ДПМ традиционным способом.

Фиг.14 - сравнение результатов измерения для одного измерения ДПМ традиционным способом с результатами измерения для десяти измерений ДПМ традиционным способом.

Фиг.15 - пример продольного измерения двулучепреломления оптического волокна, намотанного на бобину.

Фиг.16 - пример продольного измерения двулучепреломления оптического волокна, намотанного на бобину.

Фиг.17 - взаимосвязь между продольным распределением двулучепреломления, измеренным для оптического волокна в состоянии намотки на бобину, и ДПМ, когда оптическое волокно разделено надвое в центре и находится в свободном состоянии.

Фиг.18 - взаимосвязь между продольным распределением двулучепреломления, измеренным для оптического волокна, намотанного на бобину, приспособленную для временного ослабления натяжения, в состоянии ослабленного натяжения, и ДПМ, когда оптическое волокно разделено надвое в центре и находится в свободном состоянии.

Фиг.19 - график, демонстрирующий результат сравнения двулучепреломления в состоянии намотки на бобину, и ДПМ оптического волокна, находящегося в свободном состоянии.

Фиг.20 - график, демонстрирующий результат сравнения двулучепреломления оптического волокна, находящегося в свободном состоянии, и ДПМ оптического волокна, находящегося в свободном состоянии.

Фиг.21 - график, демонстрирующий результат сравнения двулучепреломления в состоянии намотки на бобину, и двулучепреломления оптического волокна, находящегося в свободном состоянии.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Ниже приведено описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи. Однако изобретение не ограничивается нижеизложенными вариантами осуществления, и, например, составные элементы этих вариантов осуществления можно соответствующим образом комбинировать.

Прежде всего, рассмотрим способ измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающий данному изобретению.

На фиг.1 показана общая схема, поясняющая интервал измерения согласно способу измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающему данному изобретению. Согласно способу измерения двулучепреломления, отвечающему изобретению, задают первый интервал (0, z) от начальной точки измерения 0 до предписанной позиции z в оптическом волокне для измерения, и задают второй интервал (0, z+Δz) от начальной точки измерения 0 до позиции z+Δz, отличной от позиции z;

интервал от позиции z до позиции z+Δz (интервал, который является разностью между первым интервалом и вторым интервалом) представляет собой бесконечно малый интервал Δz.

Кроме того, если однопроходная матрица Джонса для первого интервала (0, z) равна J₁, однопроходная матрица Джонса для бесконечно малого интервала Δz равна

J₂, и двухпроходная матрица Джонса для первого интервала (0, z) равна R(z), то получаем соотношение, выражаемое следующим уравнением (3).

Для матрицы R(z+Δz)R(z)^-1 получается следующее уравнение (4).

В оптическом волокне в свободном состоянии и в оптическом волокне в оптическом кабеле, изменения оси двулучепреломления оптического волокна и кручение, приложенное к оптическому волокну, осуществляются постепенно, поэтому можно считать, что в бесконечно малом интервале Δz присутствует только линейное двулучепреломление, и угол оси двулучепреломления также можно считать постоянным. Тогда однопроходная матрица Джонса J₂ для бесконечно малого интервала Δz задается следующим уравнением (5), где угол быстрой оси двулучепреломления равен θ, и разность фаз с ортогональной поляризацией, обусловленной двулучепреломлением, равен ϕ.

(В уравнении (5), P₂ это матрица, компоненты которой представляют собой собственные векторы матрицы J₂, и Q₂ - это диагональная матрица, диагональные компоненты которой представляют собой собственные значения матрицы J₂). Отсюда получаем следующее уравнение (6).

В этом случае, получаем следующее уравнение (7).

С другой стороны, после диагонализации, R(z+Δz)R(z)^-1 можно выразить посредством уравнения (8).

Таким образом, получаем следующее уравнение (9).

Отсюда следует, что диагональная матрица Q', полученная диагонализацией матрицы R(z+Δz)R(z)^-1, равна квадрату диагональной матрицы Q₂, полученной диагонализацией матрицы Джонса J₂ для бесконечно малого интервала (z,z+Δz). Таким образом, получаем следующее уравнение (10).

Диагональные элементы Q' являются собственными значениями R (z+Δz)R(z)^-1, поэтому, если два собственных значения ρ₁, ρ₂ R(z+Δz)R(z) ^-1 заданы уравнением (11),

ρ₁=exp(ϕ)

то следующие уравнения (12) и (13)

можно использовать для получения измеренного двулучепреломления в произвольном бесконечно малом интервале Δz, т.е. продольного двулучепреломления.

Производя обработку усреднения значений двулучепреломления, измеренных таким образом с необходимым разрешением, можно осуществлять измерения двулучепреломления с произвольным разрешением.

При расчетах двулучепреломления согласно способу измерения двулучепреломления, отвечающему данному изобретению, на матрицу Джонса для первого интервала (0, z) не налагается никаких конкретных ограничений, поэтому свойства матрицы Джонса для первого интервала (0, z) не влияют на измерения.

Теперь рассмотрим вариант осуществления изобретения - устройство измерения двулучепреломления оптического волокна, со ссылкой на чертежи.

На фиг.2 показана блок-схема варианта осуществления изобретения - устройство измерения двулучепреломления оптического волокна. Устройство 1 измерения двулучепреломления согласно этому варианту осуществления изобретения содержит средство 11 управления хронированием; средство 12 формирования импульсного света, действующее под управлением средства 11 управления хронированием; средство 13 преобразования поляризации, которое преобразует состояние поляризации импульсного света из средства 12 формирования импульсного света; средство 14 оптической рециркуляции, которое вводит импульсный свет из средства 13 преобразования поляризации в один конец оптического волокна для измерения, и которое выводит свет обратного рассеяния, возвращающийся в один конец оптического волокна для измерения; средство 15 выявления поляризации, действующее под управлением средства 11 управления хронированием, которое выявляет состояние поляризации света, выходящего из средства 14 оптической рециркуляции; и средство 16 анализа, которое на основании выходного сигнала средства 15 выявления поляризации использует вышеописанный способ измерения двулучепреломления для измерения двулучепреломления оптического волокна 2 для измерения.

В устройстве 1 измерения двулучепреломления согласно этому варианту осуществления изобретения импульсный свет, выходящий из средства 12 формирования импульсного света, действующего под управлением средства 11 управления хронированием, поступает в средство 13 преобразования поляризации, и после преобразования в три разных состояния поляризации выводится.

Импульсный свет, выходящий из средства 13 преобразования поляризации, входит в один конец оптического волокна 2 для измерения из средства 14 оптической рециркуляции, и свет обратного рассеяния, возвращающийся к этому концу, поступает из средства 14 оптической рециркуляции в средство 15 анализа поляризации, действующее 11 под управлением средства управления хронированием, и состояние поляризации возвращающегося света выявляется как данные временного ряда.

При измерении состояния поляризации значения интенсивности четырех поляризованных компонентов, содержащихся в возвращающемся свете, а именно горизонтально поляризованного компонента, вертикально поляризованного компонента, компонента, линейно поляризованного под углом 45°, и компонента правой круговой поляризации, измеряются как временной ряд, вычисляются параметры Стокса, и полностью поляризованные компоненты преобразуются в векторы Джонса (см. ссылку на непатентный источник 2). Производя эти операции с использованием временного ряда, можно выявить состояния поляризации как временной ряд.

Средство 16 анализа измеряет двухпроходную матрицу Джонса оптического волокна 2 для измерения на основе данных временного ряда для состояний поляризации возвращающегося света, для трех типов состояний поляризации, полученных преобразованием с помощью средства 13 преобразования поляризации. Способ вычисления матрицы Джонса из выходного поляризованного света для трех разных типов входного поляризованного света, например, подробно описан в ссылке на непатентный источник 3.

Теперь рассмотрим конфигурацию средства 12 формирования импульсного света, используемого в этом устройстве 1 измерения двулучепреломления. Источник света ОВРМ общего назначения имеет большую ширину спектра от 5 нм до 20 нм, поэтому после прохождения точки с большой ДПМ имеет место явление, состоящее в том, что состояния поляризации в импульсе зависят от длины волны, и амплитуда усредняется и уменьшается, из-за чего возникает общеизвестная проблема невозможности последующих измерений ДПМ (см. ссылку на непатентный источник 1). Поэтому желательно, чтобы импульсный свет, выходящий из средства 12 формирования импульсного света, имел малую ширину спектра.

Однако при малой ширине спектра импульсного света возникает другая проблема. При сужении спектра когерентность источника света возрастает, из-за чего имеет место интерференция со светом обратного рассеяния из разных позиций, проявляющаяся как существенный шум в ходе измерений с помощью ОВРМ. Это так называемый когерентный шум.

Согласно одному эффективному способу устранения влияния когерентного шума на форму сигнала ОВРМ регулятор 122 фазы, в котором используется электрооптический эффект, акустооптический эффект и т.п., помещают после источника 121 импульсного света средства 12 формирования импульсного света, как показано на фиг.3, благодаря чему ширина спектра источника 121 импульсного света расширяется в достаточной степени, чтобы изменениями состояния поляризации, обусловленными изменением длины волны, можно было пренебречь, тем самым, снижая когерентность. Кроме того, поместив фильтр, зависящий от длины волны, после источника 121 импульсного света с большой шириной спектра, изменениями состояния поляризации, обусловленные изменением длины волны, можно пренебречь, и можно получить аналогичные преимущественные результаты даже, когда спектр сужается до такой степени, что когерентность не составляет проблемы.

Ширина спектра длин волны должна быть такой, чтобы изменения состояния поляризации, обусловленные изменением длины волны в разных точках оптического волокна 2 для измерения, можно было пренебречь; поскольку это зависит от величины совокупной ДПМ в каждой точке оптического волокна 2 для измерения, ширину спектра невозможно определить однозначно, но ширина спектра в 0.1 нм достаточна для устранения когерентного шума, и увеличение ширины не требуется.

Теперь рассмотрим другой вариант осуществления средства 12 формирования импульсного света, используемого в устройстве 1 измерения двулучепреломления оптического волокна, отвечающем данному изобретению. Согласно фиг.4, если в состав средства 12 формирования импульсного света входит оптический усилитель 123, импульсный свет усиливается, что позволяет осуществлять измерения на более значительных расстояниях. В этом случае, оптический усилитель 123 излучает свет спонтанно, поэтому предпочтительно, чтобы средство 124 подавления спонтанного излучения располагалось после оптического усилителя 123, чтобы спонтанное излучение не попадало в оптическое волокно 2 для измерения в то время, когда импульсы не выводятся. В качестве средства подавления спонтанного излучения можно использовать акустооптический модулятор или другой оптический модулятор.

Перейдем к описанию средства 13 преобразования поляризации. Средство 13 преобразования поляризации, используемое в данном изобретении, должно иметь возможность формировать три разных состояния поляризации, и должно иметь такую конфигурацию, чтобы сформированные состояния поляризации можно было выявлять. Согласно фиг.5, когда волновая пластинка 131 используется независимо в качестве средства преобразования поляризации, если состояние поляризации света, падающего на волновую пластинку 131, изменяется, состояние поляризации излучаемого света изменяется; поэтому желательно, чтобы весь оптический путь от средства 12 формирования импульсного света, излучающего линейно поляризованный свет, до средства 13 преобразования поляризации был обеспечен с использованием компонентов, поддерживающих поляризацию (оптического волокна, поддерживающего поляризацию, или других световодов, поддерживающих поляризацию), чтобы состояние поляризации света, падающего на средство 13 преобразования поляризации оставалось постоянным.

Перейдем к описанию другого средства 13 преобразования поляризации согласно данному изобретению. Согласно фиг.6, если в качестве средства 13 преобразования поляризации используется поляризатор 132, то даже, когда состояние поляризации света, падающего на средство 13 преобразования поляризации, не определено, свет, испускаемый средством 13 преобразования средства, преобразования поляризации является линейно поляризованным светом. Поэтому предпочтительно, чтобы, путем изменения угла средства 13 преобразования поляризации, можно было создавать состояние произвольной линейной поляризации. При этом, в ряде случаев, при изменении угла поляризатора 132, мощность излучения из поляризатора 132 уменьшается в соответствии с углом, и отношение С/Ш измерений ОВРМ снижается. Поэтому, согласно фиг.8, предпочтительно располагать еще одно средство 18 преобразования поляризации перед средством 13 преобразования поляризации, чтобы, путем изменения состояния поляризации света, входящего в средство 13 преобразования поляризации, можно было регулировать мощность излучения из поляризатора в средстве 13 преобразования поляризации.

Перейдем к описанию еще одного средства 13 преобразования поляризации согласно изобретению. При использовании конфигурации, в которой поляризатор 133 и волновая пластинка 134, размещенная после него, используются в качестве средства 13 преобразования поляризации, как показано на фиг.7, даже когда состояние поляризации света, входящего в средство 13 преобразования поляризации не определено, свет, выходящий из средства 13, преобразования поляризации является линейно поляризованным светом, и волновая пластинка 134 создает предпочтительное состояние поляризации. В этом случае предпочтительно использовать конфигурацию, в которой, путем изменения угла поляризатора 133 в соответствии с состоянием поляризации света, входящего в средство 13 преобразования поляризации, можно регулировать выходную мощность поляризатора 133. Еще более предпочтительно использовать конфигурацию, в которой еще одно средство 18 преобразования поляризации располагается перед средством 13 преобразования поляризации, благодаря чему, путем изменения состояния поляризации света, входящего в средство 13 преобразования поляризации, можно регулировать мощность, излучаемую из поляризатора 133 в средстве 13 преобразования поляризации.

Теперь рассмотрим еще один вариант осуществления устройства измерения двулучепреломления согласно изобретению. Состояние поляризации света, проходящего через оптическое волокно, сильно изменяется, когда оптическое волокно подвергается изгибу, внешним силам и другим возмущениям извне. Поэтому при использовании поляризаторов 132, 133 в средстве 13 преобразования поляризации, если возмущение прилагается извне в ходе измерений на оптическом пути, соединяющем средство 12 формирования импульсного света и средство 13 преобразования поляризации, величины света, проходящего через поляризаторы 132 и 133 в средстве 13 преобразования поляризации изменяются, что оказывает большое влияние на результаты измерения. Поэтому, как показано на фиг.9, предпочтительно, чтобы средство 19 оптического разветвления и средство 20 оптического выявления располагались после средства 13 преобразования поляризации, чтобы можно было измерять изменения количеств света, проходящего через поляризаторы 132 и 133, и чтобы можно было осуществлять мониторинг наличия эффекта возмущений, а также