[實用新型]一種全光纖化的模式控制器

有效

• 申請號: 201821687254.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN209028250U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 蔣俊;衛歡
• 申請（專利權）人: 蔣俊
• 主分類號: G02B6/255
• 分類號: G02B6/255;G02B6/14;G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種全光纖化的模式控制器，包括拉錐熔接和環形擾模器，是一種分布式光纖測溫系統中的模式控制器，其位置關系為：與激光器連接的單模光纖通過拉錐熔接與多模光纖實現模式耦合，多模光纖通過繞制環形擾模器，改變傳播系數，使各模式功率分配不再隨光纖長度而變，達到輸出光斑強度均勻模式穩態的作用。本實用新型為全光纖化結構，成本低，可操作性強，長期可靠。

技術領域

本實用新型涉及一種模式控制器，特別涉及一種分布式光纖測溫系統中的全光纖化的模式控制器。

背景技術

分布式光纖測溫系統是利用傳感光纖中不同散射光的特性，利用光時域反射技術，用距離的連續函數表現出光纖沿線上能量場分布，從而實現對作用在光纖上的溫度傳感。

激光器輸出單縱模到系統中，通過單模光纖與外部器件連接，傳感光纖選用數值孔徑大和傳輸效率高的多模光纖，單模光纖和多模光纖的連接以及光耦合進多模光纖后模式的穩態與模式噪聲的大小會嚴重影響整個測溫系統的測量精度和準確度。

目前完成單模光纖和多模光纖的連接主要有如下幾種方法：1.使用微透鏡耦合完成模式的轉換，但微透鏡加工精度高且器件的對準和調試嚴重影響耦合效率；2.使用透鏡光纖，將光纖端面加工成類似透鏡的形狀完成模式轉換，但需要專業的高精度設備實施制備且操作難度大、工藝復雜；3.模式轉換部分使用光敏有機樹脂經紫外光照射形成過渡性的纖芯和包層結構，但第一步形成的固態纖芯對準難度大且非常脆弱容易折斷且整個操作環節對精度的要求高、不宜量產。

為了達到模式穩態分布和降低模式噪聲，可以設計不同的擾模裝置：1.將光纖置于凹凸面的平板中進行擠壓，實現對高階模的混合，輸出強度均勻的光斑，但擾模效果無法定量的調試且容易折斷光纖；2.將光纖用夾板固定，通過電機使之產生無規則的振動，從而影響光的入射角度，使不同模式的光產生不同的相位延遲，達到出射光斑強度均勻的效果，但找到最佳的擾模振動頻率比較困難、可行性不佳。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型提供一種全光纖化的模式控制器，這種模式控制器實現方式簡單，模式耦合效率高，調試手段具有可重復性，穩定性高。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種全光纖化的模式控制器，包括拉錐熔接和環形擾模器，兩者的位置關系為：與激光器連接的單模光纖通過拉錐熔接與多模光纖實現模式耦合，多模光纖通過繞制環形擾模器，改變傳播系數，使各模式功率分配不再隨光纖長度而變，達到輸出光斑強度均勻模式穩態的作用。

當光線由單模光纖經拉錐熔接部分進入多模光纖傳播時，傳播系數隨模式特征角變化而變化，特征角隨反射次數增多而減小，模式也從高階模向低階模轉變，并且錐體越短，錐角越大，特征角減小越快，模式轉變越快。一方面錐體越長則反射次數越多，模式轉換越多，所以存在一個最佳的錐體長度，使得模式轉換效率最高。

多模光纖中傳播的模式除了主模和低階模式外，還有在傳播過程中從有用的主模轉換為其他高階模，一部分成為包層模，一部分從包層中輻射出去。光纖外的各種影響會使泄漏模轉化為其他模式，從而造成模式的不穩定，為了消除這種損耗，可通過彎曲光纖使纖芯中各模式的能量發生轉移，改變入射光的角度和傳播路徑，大部分能量集中在纖芯中，可通過繞制環形擾模器達到這種效果。

本實用新型的有益效果：本實用新型模式控制器采用拉錐熔接和環形擾模器，有效地消除了入射光經單模光纖傳播到多模光纖時模式不穩定、存在高吸收損耗的高階模和出射光強不均勻問題，使分布式光纖測溫系統的單縱模光譜更接近高斯分布，測溫精度準確度更高。并且為全光纖化結構，成本低，可操作性強，長期可靠。

附圖說明

圖1為本實用新型一種全光纖化的模式控制器示意圖。

圖2為本實用新型一種全光纖化的模式控制器的環形擾模器示意圖。