[發明專利]一種光纖扭轉角度的精確測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201410016659.6
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103792150A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 王學鋒;王巍;李俊一;馮巧玲
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26;G01N3/06;G01B11/26
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種光纖扭轉角度的精確測量裝置，其特征在于：包括垂直板（2）、N個光纖夾具（3）、N個切割刀（4）、重力錘（5）、可升降平臺（6）、光學成像系統（7）、照明燈（10）、顯微鏡（11）、圖像采集系統（12）和計算機（13），其中可升降平臺（6）上固定垂直板（2），垂直板（2）從上至下依次等間距安裝N個光纖夾具（3），N個切割刀（4）分別固定在N個光纖夾具（3）一端；測量前采用第一個光纖夾具（3）將待測光纖（1）固定在垂直板（2）頂部位置，待測光纖（1）的另一端固定重力錘（5），測量時取下重力錘（5），并通過其余N-1個光纖夾具（3）將待測光纖（1）固定在垂直板（2）上；光學成像系統（7）固定在可升降平臺（6）上，顯微鏡（11）設置在可升降平臺（6）上方，且顯微鏡（11）、圖像采集系統(12)和計算機（13）依次連接，照明燈（10）放置在可升降平臺（6）上，位于光學成像系統（7）的一側，使得待測光纖（1）端面通過光學成像系統（7）可成像到可升降平臺（6）上方的顯微鏡（11）下，圖像采集系統（12）采集顯微鏡（11）下的成像結果，并輸出給計算機（13），計算機（13）經模式識別，識別出光斑軸線，進而計算出扭轉角度，其中N為正整數，且N≥2。

2.根據權利要求1所述的一種光纖扭轉角度的精確測量裝置，其特征在于：所述計算機（13）經模式識別，識別出光斑軸線，進而計算出扭轉角度的具體方法為：

測量時待測光纖（1）通過N個光纖夾具（3）固定在垂直板（2）上，計算機識別出待測光纖（1）端面的兩個重摻雜區域和纖芯區域的圓邊界，根據三個圓邊界找到各自的圓心位置，得到一條經過三個圓心的軸線，即基準軸線；之后解開重力錘（5），并由下至上依次解開各個光纖夾具（3），每解開一個光纖夾具（3）得到一條經過三個圓心的軸線，所述軸線之間的角度即扭轉角度。

3.根據權利要求1所述的一種光纖扭轉角度的精確測量裝置，其特征在于：所述待測光纖（1）為保偏光纖，所述安裝在垂直板（2）上的N個光纖夾具（3）間的距離可調。

4.根據權利要求1所述的一種光纖扭轉角度的精確測量裝置，其特征在于：所述光學成像系統（7）由兩個等腰直角棱鏡（8）和透鏡組（9）組成，所述待測光纖（1）端面位于距所述透鏡組（9）中心2f位置處，所述f為透鏡焦距。

5.根據權利要求1所述的一種光纖扭轉角度的精確測量裝置的測量方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟（一）、在可升降平臺（6）上固定垂直板（2），并在垂直板（2）上從上至下依次等間距安裝N個光纖夾具（3），且每個光纖夾具（3）一端安裝一個切割刀（4），將待測光纖（1）的一端用第一個光纖夾具（3）固定在垂直板（2）的頂部位置，待測光纖（1）的另一端固定重力錘（5），使得待測光纖（1）自然下垂，靜置10分鐘以上，使待測光纖（1）解自旋；

步驟（二）、待測光纖（1）自旋解除后，采用其余N-1個光纖夾具（3）依次對待測光纖（1）進行固定，取下重力錘（5），在垂直板（2）的正下方設置光學成像系統（7），并將光學成像系統（7）固定在可升降平臺（6）上；

步驟（三）、開啟放置在可升降平臺（6）上的照明燈（10），待測光纖（1）端面經光學成像系統（7）成像在可升降平臺（6）上方的顯微鏡（11）下，圖像采集系統（12）采集顯微鏡（11）下的成像結果，并輸出給計算機（13），計算機（13）經模式識別，識別出此時的軸線，將所述軸線作為基準軸；

步驟（四）、在待測光纖（1）上固定第N個光纖夾具（3）的位置，采用安裝在第N個光纖夾具（3）上的切割刀（4）將待測光纖（1）切斷，并將第N個光纖夾具（3）及切割刀（4）取走，調整光學成像系統（7）的位置，重復步驟（三），識別出此時的軸線1，所述軸線1與基準軸的夾角即為扭轉角度θ1；

步驟（五）、在待測光纖（1）上固定第N-1個光纖夾具（3）的位置，采用安裝在第N-1個光纖夾具（3）上的切割刀（4）將待測光纖（1）切斷，并將第N-1個光纖夾具（3）及切割刀（4）取走，調整光學成像系統（7）的位置，重復步驟（三），識別出此時的軸線2，所述軸線2與基準軸的夾角即為扭轉角度θ2；依次類推，在垂直板（2）上由下至上依次取走光纖夾具（3）和切割刀（4），分別得到扭轉角度θ3、θ4……θN-1。