專利名稱：偏振光干涉法測(cè)量拉錐光纖直徑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量光纖直徑的方法，尤其是用偏振光非接觸精密測(cè)量拉錐光纖直徑的方法。
背景技術(shù)：
隨著纖維光學(xué)的發(fā)展，光纖作為一種低損耗、容量大、抗干擾能力強(qiáng)的傳輸介質(zhì)， 在光學(xué)通訊系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)、傳感器等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用；許多重要的光纖結(jié)構(gòu)，例如方向耦合器和光束放大器都基于單模錐形光纖；錐形過渡區(qū)在非錐形光纖錐腰中將局部的基模從核模轉(zhuǎn)換為覆層模式，是許多應(yīng)用的基礎(chǔ)；在錐形光纖中的群速色散強(qiáng)烈的依賴于光纖的半徑；耦合效率與其拉伸的距離和錐型光纖腰部的半徑有密切關(guān)系。因此，在錐型光纖的拉制過程中，必須對(duì)其外徑進(jìn)行精確的控制；兩根光纖連接時(shí)，通常利用它們的外部邊界作為共同的基準(zhǔn)，因此光纖直徑必須具有很高的準(zhǔn)確度；由于測(cè)量光纖直徑的主要目的之一是對(duì)拉絲過程進(jìn)行監(jiān)控，因此生產(chǎn)對(duì)測(cè)量方法提出的要求是能實(shí)時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)，即具有快速測(cè)量的特點(diǎn)；測(cè)量直徑的方法必須是非破壞性和非接觸，因?yàn)榕c光纖表面的任何接觸都會(huì)減小拉制光纖的強(qiáng)度。公知的測(cè)量光纖直徑的方法有掃描陰影法和投影放大法、前向近軸遠(yuǎn)場(chǎng)干涉法及回音波模式測(cè)量法?！肮饫w參數(shù)檢測(cè)及分析”第十一屆全國(guó)光電技術(shù)與系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集 2005-8-01，公開了一種掃描陰影法和投影放大法測(cè)量光纖直徑的方法，它的基本原理是將光纖的橫截面圖像掃描或放大，采集進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，從而得出光纖直徑的數(shù)值; 由于拉錐光纖結(jié)構(gòu)特殊，且光纖直徑很小，在激光照射下會(huì)產(chǎn)生衍射，因而這種方法在實(shí)際測(cè)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，使測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確?！坝们跋蚪S遠(yuǎn)場(chǎng)干涉法測(cè)量光纖直徑”《計(jì)量技術(shù)》1998年第11期公開了一種干涉法測(cè)量光纖直徑的方法，該測(cè)量方法主要是通過分析前向近軸遠(yuǎn)場(chǎng)干涉圖象中的光斑極次便可計(jì)算出光纖的半徑；前向近軸遠(yuǎn)場(chǎng)干涉法準(zhǔn)確度較高，但測(cè)量需要光準(zhǔn)直，操作比較困難。一束準(zhǔn)直激光直接照射被測(cè)光纖，由于光波振動(dòng)方向不一致，產(chǎn)生的高頻干涉光斑受到緩慢的調(diào)制，這種慢變信號(hào)的疊加使得對(duì)局部光斑的識(shí)別困難。同時(shí)，隨著散射角度的增加，光斑的幅值也越來越小，因而信噪比也越來越低，容易受干擾影響。因此它不適宜作為實(shí)時(shí)光纖直徑測(cè)量的方法。"High-Resolution Measurement of the Fiber Diameter Variations UsingWhispering Gallery Modes and No Optical Alignment"IEEE PH0T0NICSTECHN0L0GY LETTERS, VOL. 12，NO. 2，F(xiàn)EBRUARY 2000( “用回音波模式而非光學(xué)準(zhǔn)直對(duì)光纖直徑變化的高準(zhǔn)確度測(cè)量”美國(guó)電子工程學(xué)會(huì)論文集2000年2月第12卷)公開了一種回音波模式測(cè)量光纖直徑的方法，它是將被測(cè)光纖與傳感光纖垂直接觸，兩條光纖出現(xiàn)耦合諧振，諧振的尖銳峰處可以進(jìn)行高準(zhǔn)確度測(cè)量，測(cè)量出了諧振波長(zhǎng)，可計(jì)算光纖半徑?；匾舨Ｊ竭m于測(cè)量錐形光纖直徑的變化，準(zhǔn)確度很高。但是在錐型光纖的拉制過程中，必須對(duì)其外徑進(jìn)行精確控制，不允許進(jìn)行接觸測(cè)量。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)利用偏振光干涉法測(cè)量拉錐光纖直徑的方法，能夠準(zhǔn)確、快速、非接觸測(cè)量拉錐光纖的直徑，滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)對(duì)拉錐光纖直徑測(cè)量的要求。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是建立數(shù)據(jù)庫(kù)輸入計(jì)算機(jī)；線偏振光帶照射拉錐光纖；使用CCD照相技術(shù)獲取拉錐光纖干涉衍射圖譜；計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)、輸出被測(cè)光纖直徑數(shù)值。具體方法如下一、建立數(shù)據(jù)庫(kù)輸入計(jì)算機(jī)基于偏振光干涉衍射理論，對(duì)一給定的光纖半徑，其干涉衍射所對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)是有規(guī)律的，極小值和極大值相間分布，對(duì)應(yīng)一套光強(qiáng)極值，對(duì)不同的光纖半徑，將對(duì)應(yīng)不同的光強(qiáng)極值。從而導(dǎo)出光纖半徑與光強(qiáng)極值的關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種偏振光干涉法測(cè)量拉錐光纖直徑的方法，包括建立數(shù)據(jù)庫(kù)輸入計(jì)算機(jī)；線偏振光帶照射拉錐光纖；使用CCD照相技術(shù)獲取拉錐光纖干涉衍射圖譜；計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)、輸出被測(cè)光纖直徑數(shù)值；其特征在于所述的數(shù)據(jù)庫(kù)是基于偏振光干涉衍射理論導(dǎo)出光纖半徑與光強(qiáng)極值的關(guān)系，通過計(jì)算而建立；所述的線偏振光帶是激光經(jīng)過起偏器和兩個(gè)柱狀凸透鏡而獲得；所述的拉錐光纖干涉衍射圖譜由接收屏接收，CCD照相機(jī)從接收屏獲取拉錐光纖干涉衍射圖譜；所述的計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)分析拉錐光纖干涉衍射圖譜讀取光強(qiáng)極值數(shù)據(jù)；所述的輸出被測(cè)光纖直徑數(shù)值是計(jì)算機(jī)讀取光強(qiáng)極值數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，輸出被測(cè)光纖直徑數(shù)值。
2.按照權(quán)利要求1所述的測(cè)量拉錐光纖直徑的方法，其特征在于所述的起偏器的偏振化方向與被測(cè)光纖軸向一致。
3.按照權(quán)利要求1所述的測(cè)量拉錐光纖直徑的方法，其特征在于所述的兩個(gè)柱狀凸透鏡之間的距離為兩透鏡焦距之和。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偏振光干涉法測(cè)量拉錐光纖直徑的方法，它是選用半導(dǎo)體激光器發(fā)出單色光，經(jīng)過起偏器和兩個(gè)柱狀凸透鏡后成為平行帶狀線偏振光；線偏振光帶照射在被測(cè)光纖上發(fā)生干涉衍射；干涉衍射條紋圖譜被接收屏接收；CCD照相機(jī)可以高頻率獲取干涉衍射圖譜并輸入計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)讀取光強(qiáng)極值與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，輸出被測(cè)光纖直徑數(shù)值，實(shí)現(xiàn)光纖拉制過程中對(duì)光纖直徑的實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/08GK102207374SQ20101013654
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者梁紅 申請(qǐng)人:梁紅