[發(fā)明專利]光纖全息干涉測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110032883.0
• 申請(qǐng)日: 2011-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN102183490A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃素娟;付興虎;王廷云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/45
• 分類號(hào): G01N21/45
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖全息干涉測(cè)量裝置，屬于光電檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著國(guó)內(nèi)外光纖通信與傳感系統(tǒng)技術(shù)研究的蓬勃發(fā)展，光纖性能成為關(guān)乎系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵問題。現(xiàn)有的光纖性能檢測(cè)，主要包括破壞性檢測(cè)（端面三維形貌測(cè)量和光纖出射能量分布檢測(cè)等）和非破壞性檢測(cè)（作為光學(xué)相位物體干涉檢測(cè)），它們?cè)诠饫w性能檢測(cè)中發(fā)揮了重要的作用。而這些檢測(cè)技術(shù)中，前者的最大特點(diǎn)是必須切斷光纖，且對(duì)切斷面的質(zhì)量要求很高；后者的實(shí)驗(yàn)裝置光路復(fù)雜，且對(duì)光路調(diào)整精度高。此外，如果對(duì)光纖性能測(cè)量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致測(cè)量誤差較大，使用時(shí)會(huì)對(duì)光纖通信與傳感系統(tǒng)的性能造成影響。

隨著光纖摻雜和拉制技術(shù)的快速發(fā)展，用于特定領(lǐng)域的特種光纖逐漸成為國(guó)際的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。在光纖性能中，光纖折射率是決定光纖帶寬、損耗和光學(xué)特性的關(guān)鍵因素，常規(guī)光纖的折射率分布主要包括階躍型和漸變型，具有特別廣泛的應(yīng)用。而造成光纖折射率分布不均勻的因素，主要包括：（1）纖芯和包層所用材料的純度；（2）由于外部損傷造成的纖芯或包層的微缺陷；（3）拉制過程中造成的光纖內(nèi)部氣泡。因此，如何能夠準(zhǔn)確可靠檢測(cè)光纖折射率分布，一直是光纖性能檢測(cè)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。目前，對(duì)光纖折射率分布的檢測(cè)方法主要有：（1）折射近場(chǎng)法，通過測(cè)量從光纖泄露出來的折射光強(qiáng)度來分析光纖折射率分布，雖然分辨率高，方法可靠，但是檢測(cè)時(shí)必須切斷光纖，并要求高質(zhì)量的切斷面，且所需掃描控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量速度慢；（2）原子力蝕刻法，通過測(cè)量光纖端面的三維形貌還原各點(diǎn)的折射率，但由于采用原子力顯微鏡，導(dǎo)致設(shè)備昂貴，存在環(huán)境要求高、測(cè)量速度慢等問題；（3）聚焦法，通過測(cè)量纖芯聚焦后光線的功率分布來計(jì)算其折射率分布，但對(duì)光源照明均勻性和穩(wěn)定性要求較高，嚴(yán)重限制了此方法的應(yīng)用；（4）干涉法，主要包括切片干涉和橫向干涉，前者將光纖端面切片作為相位物體放入干涉系統(tǒng)中，但切片制作繁瑣，端面的不平整度將嚴(yán)重影響測(cè)量精度，而后者是直接將光纖垂直于檢測(cè)光線放入干涉系統(tǒng)，但各種光學(xué)元件構(gòu)成的光路調(diào)整復(fù)雜，費(fèi)事費(fèi)力，對(duì)平臺(tái)穩(wěn)定性要求較高。因此，如何高靈敏度、高精度的檢測(cè)光纖性能，成為光纖通信與傳感應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種光纖全息干涉測(cè)量裝置。該裝置具有高可靠性、高精確性和易于操作的特點(diǎn)，不僅可用于測(cè)量特種光纖的折射率分布，還可用于測(cè)量不同類型的特種光纖、全息干涉條紋的相位差變化、特種光纖內(nèi)外缺陷和損傷等。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種光纖全息干涉測(cè)量裝置，包括一個(gè)可調(diào)諧激光光源、一個(gè)單模光纖耦合器、一個(gè)壓電陶瓷筒、一個(gè)第一偏振控制器、一個(gè)第二偏振控制器和一個(gè)圖像采集模塊，其特征在于所述可調(diào)諧激光光源連接單模光纖耦合器的輸入端，所述單模光纖耦合器的兩個(gè)輸出端子分別通過第一光纖依次連接壓電陶瓷筒、第一偏振控制器和第二光纖構(gòu)成全息干涉參考臂，通過第三光纖依次連接第二偏振控制器、第四光纖和特種光纖構(gòu)成全息干涉信號(hào)臂，所述第二光纖和特種光纖的輸出光波疊加構(gòu)成同軸全息干涉區(qū)域或離軸全息干涉區(qū)域，并被圖像采集模塊所接收。

上述可調(diào)諧激光光源的波長(zhǎng)為1550?nm。

上述第一光纖、第二光纖、第三光纖和第四光纖均為單模光纖。

上述特種光纖為雙包層結(jié)構(gòu)光纖，或者為三包層結(jié)構(gòu)光纖。

上所述同軸全息干涉區(qū)域、離軸全息干涉區(qū)域的干涉條紋相位差和可見度分別由所述壓電陶瓷筒的形變量和第一偏振控制器或第二偏振控制器控制。

上述離軸全息干涉區(qū)域的范圍由第二光纖和特種光纖之間的夾角控制。

本發(fā)明的工作原理：