[發明專利]一種熊貓型保偏光纖扭轉檢測及退扭的裝置和方法

有效

• 申請號: 201510073169.4
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104655058B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 劉夢楠;張彩妮;羅天;舒曉武;劉承
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01C19/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種熊貓型保偏光纖扭轉測量及退扭的方法，該方法在熊貓型保偏光纖扭轉測量及退扭的裝置上實現，所述熊貓型保偏光纖扭轉測量及退扭的裝置包括：放纖裝置(1)、退扭轉臺(2)、收纖裝置(6)、光源(3)、光學鏡頭(4)、圖像傳感器(5)、計算機(7)和控制器(8)；其中，放纖裝置(1)安裝在退扭轉臺(2)上，光源(3)放置在放纖裝置(1)和收纖裝置(6)之間的待測光纖(9)上方，垂直對待測光纖(9)側面照射；光學鏡頭(4)安裝在圖像傳感器(5)上，置于光源(3)的正下方，光學鏡頭(4)與光源(3)共軸；圖像傳感器(5)連接計算機(7)，計算機(7)與控制器(8)進行通信；控制器(8)與控制退扭轉臺(2)連接，控制退扭轉臺(2)轉動，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)取一纏繞有未退扭熊貓型保偏光纖的光纖環，置于放纖裝置(1)中放纖，同時收纖裝置(6)進行收纖，放纖裝置(1)與收纖裝置(6)之間的平直光纖段為待測光纖(9)；

(2)圖像傳感器(5)通過光學鏡頭(4)采集經過待測光纖(9)折射后包含光纖扭轉角度信息的光強分布曲線；圖像傳感器(5)將采集到的光強分布曲線送計算機(7)進行圖像處理；

(3)在收纖初始階段，計算機(7)識別出待測光纖(9)的快軸初始方位角為θ₀；收纖過程中時刻t，計算機(7)識別出的待測光纖(9)的快軸方位角為θ_t；因此，時刻t相對于初始時刻的扭轉角為Δθ＝θ_t-θ₀；

所述計算機(7)識別出待測光纖(9)的快軸方位角θ具體包括以下子步驟：

(3.1)圖像傳感器(5)采集到的沿垂直與光纖軸向的光強分布曲線具有如下特征，即在中心峰值兩側有兩個明顯的次峰峰值，計算機(7)通過局部掃描法，識別出兩側次峰峰值與中心峰值所在位置，進而計算出兩側次峰峰值之間的距離L，以及左右兩側次峰峰值與中心峰值的距離，分別為L1和L2；

(3.2)兩側次峰峰值之間的距離L與光纖快軸方位角θ的絕對值成正比關系，即L值與光纖快軸方位角θ的絕對值一一對應，且由于熊貓型保偏光纖幾何結構具有對稱性，可獲得L＝f(θ)的標定曲線；將檢測到的L值帶入標定曲線即可得到對應方位角θ的絕對值；

所述的標定曲線L＝f(θ)通過如下方法獲取：以步進角轉動光纖，并使用步驟(3.1)方法提取光強分布曲線中的L值，直到對光纖一周完成采集，可獲得L隨光纖轉角的變化曲線；由于熊貓型保偏光纖的對稱性幾何結構，L隨轉過角度的變化曲線呈現周期性，谷值對 應|θ|＝0°位置，峰值對應|θ|＝90°位置；取其中谷值與相鄰峰值之間的曲線，即得到標定曲線L＝f(|θ|)，|θ|與之間的值可通過插值算法得到；

(3.3)根據L1與L2的大小可判斷扭轉方向，其中，若L1>L2，則光纖向L1對應一側扭轉了|θ|角，則θ<0；反之，則光纖向L2一側扭轉了|θ|角，則θ>0；

(4)計算機(7)將計算出的扭轉角度信息發送給控制器(8)，控制器(8)控制退扭轉臺(2)帶動放纖裝置(1)向減小扭轉的方向旋轉角Δθ，從而帶動待測光纖(9)向減小扭轉的方向旋轉；

(5)圖像傳感器(5)以等時間隔采集光強分布曲線，計算機(7)相應的以等時間隔向控制器(8)發送識別出的扭轉角度信息，控制器(8)控制退扭轉臺(2)重復上述退扭過程，從而顯著減小光纖環的扭轉量。