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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

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：

图5 利用OSA测试FBG示意图