[發(fā)明專利]多芯光纖有效折射率差的測(cè)量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310069346.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103196869A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐明;趙志勇;楊芳;韋會(huì)峰;童維軍;付松年;沈平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/45
• 分類號(hào): G01N21/45
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖通信中多芯光纖折射率測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多芯光纖有效折射率差的測(cè)量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置。

背景技術(shù)

折射率是表征光纖性能最基本的物理量之一，因?yàn)樗苯佑绊懼饫w的眾多參數(shù)，如：模式分布，色散和帶寬等。

現(xiàn)有技術(shù)中，折射近場(chǎng)法和近場(chǎng)掃描法是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的測(cè)量光纖折射率分布的方法，例如EXFO公司的OWA9500折射率測(cè)量?jī)x采用的是近場(chǎng)折射法，該公司的另一款更為先進(jìn)的綜合測(cè)試儀NR-9200(HR)也是利用近場(chǎng)折射法測(cè)量光纖折射率。Nanonics?Imaging公司的Optometronic2000^TM、Optometronic4000系列則是采用的近場(chǎng)掃描技術(shù)。

但是由于折射近場(chǎng)法需要用探測(cè)器接收所有逸出光纖纖芯的光功率，而多芯光纖在一個(gè)包層內(nèi)具有多個(gè)纖芯，根本無(wú)法精確地區(qū)分和度量每個(gè)纖芯逸出的光功率，顯然該方法對(duì)多芯光纖不適用。同樣，對(duì)于近場(chǎng)掃描法，由于多芯光纖具有不同于普通光纖的特殊結(jié)構(gòu)（多芯光纖是一種單個(gè)包層內(nèi)具有多個(gè)單模或多模纖芯的光纖，它并不是普通光纖束的簡(jiǎn)單捆綁），那就對(duì)注入每個(gè)芯的光功率均勻性、穩(wěn)定性有很高要求，另外光波在多芯光纖中傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果的精度有影響。特別值得指出的一點(diǎn)就是折射近場(chǎng)法和近場(chǎng)掃描法相對(duì)來(lái)說(shuō)都需要非常精密的光學(xué)儀器如透鏡等，和高精度的探測(cè)器，盡管這兩種方法已經(jīng)很成熟，但是目前商業(yè)的光纖折射率測(cè)量產(chǎn)品，例如Nanonics?Imaging公司的Optometronic2000約是170萬(wàn)人民幣，而Optometronic4000約是250萬(wàn)人民幣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠針對(duì)多芯光纖實(shí)現(xiàn)有效折射率差測(cè)量的測(cè)量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多芯光纖有效折射率差的測(cè)量方法，包括：獲取經(jīng)多芯光纖傳輸?shù)墓馐a(chǎn)生的干涉圖樣所對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)；對(duì)所述光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，獲得空間頻率譜一；對(duì)所述空間頻率譜一進(jìn)行濾波處理，獲得空間頻率譜二；對(duì)所述空間頻率譜二進(jìn)行傅里葉逆變換，獲得正余弦函數(shù)波形；測(cè)量所述正余弦函數(shù)波形的自由光譜范圍；同時(shí)，

根據(jù)公式:

計(jì)算所述多芯光纖有效折射率差；

其中，λ_FSR是所測(cè)得的自由光譜范圍，單位是nm；λ是對(duì)應(yīng)于λ_FSR，即測(cè)量時(shí)所選取的相鄰兩個(gè)波谷的中心波長(zhǎng)，單位是nm；L是所述多芯光纖的長(zhǎng)度，單位是m。

進(jìn)一步地，所述獲取光譜數(shù)據(jù)具體包括：寬帶光源發(fā)射光束進(jìn)入第一單模光纖；在所述第一單模光纖與多芯光纖一端偏心熔接區(qū)處，經(jīng)過(guò)所述第一單模光纖的光束耦合至所述多芯光纖；在所述多芯光纖另一端與第二單模光纖偏心熔接區(qū)處，經(jīng)過(guò)所述多芯光纖的光束耦合至所述第二單模光纖；通過(guò)光學(xué)分析儀器觀察并記錄經(jīng)過(guò)所述第二單模光纖的光束干涉圖樣及光譜數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，通過(guò)Matlab或Origin數(shù)值分析軟件對(duì)所述光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲得空間頻率譜一。

進(jìn)一步地，通過(guò)對(duì)所述空間頻率譜一進(jìn)行高斯函數(shù)濾波處理，獲得空間頻率譜二。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了一種用于獲取所述測(cè)量方法中光譜數(shù)據(jù)的裝置，其特征在于，包括：第一單模光纖、第二單模光纖、多芯光纖、寬帶光源及光學(xué)分析儀器；所述第一單模光纖與所述寬帶光源連接；所述多芯光纖一端與所述第一單模光纖偏心熔接，另一端與所述第二單模光纖偏心連接；所述第二單模光纖與所述光學(xué)分析儀器連接。

進(jìn)一步地，所述第一單模光纖與所述第二單模光纖處于同一水平線上。

進(jìn)一步地，所述多芯光纖是七芯全固態(tài)光纖，其外圍六個(gè)纖芯以中間一個(gè)纖芯為中心點(diǎn)呈圓形對(duì)稱分布；所述外圍六個(gè)纖芯折射率相同。

進(jìn)一步地，所述多芯光纖與所述單模光纖之間通過(guò)光纖熔接機(jī)偏心熔接，并通過(guò)多次放電使得熔接處出現(xiàn)坍塌結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述單模光纖纖芯與所述多芯光纖中任意兩個(gè)纖芯的中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。

進(jìn)一步地，所述光學(xué)分析設(shè)備是光譜儀；所述多芯光纖長(zhǎng)度為2-5m，外徑為125um，其包層內(nèi)每個(gè)纖芯的直徑為9um。