光纤数值孔径测量实验系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种光纤数值孔径测量实验系统，包括控制及显示装置、上位机、依次固定在导轨滑座上的待测光纤固定装置、准直光源和对光滑块。对光滑块中间设有通光孔，待测光纤固定装置和准直光源之间安装有电机封装盒和限位开关盒。所述电机封装盒内设有控制摆动旋转臂摆动的步进电机，摆动旋转臂的另一端安装有功率探测盒，功率探测盒的下部装有垂直的遮光板，探测面的对面设有靶形标记。限位开关盒的顶面安装有呈弧形排列的、遮光板可从中穿过的三个光电限位开关。控制及显示装置用于控制步进电机的转动进而带带动摆动旋转臂旋转，还用于采集功率探测盒探测的功率并上传至上位机进行光纤数值孔径的计算。本实用新型测量快捷、准确、成本较低。
【专利说明】光纤数值孔径测量实验系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光纤数值孔径测量实验系统。
【背景技术】
[0002]光纤数值孔径(NA)是光纤能接收光辐射角度范围的参数，同时它也是表征光纤和光源、光检测器及其它光纤耦合时的耦合效率的重要参数，同时对连接损耗、微弯损耗以及衰减温度特性、传输带宽等都有影响，因此，在光纤通信系統中，对光纤的数值孔径有一定的要求。
[0003]目前主要测量方法有远场光强法，该方法要求光源为强度可调的非相干光源，并且强度和波长保持稳定，测量系统组件较多，应用不便，对光源要求高，成本也较高；还有一种方法为光斑法，该方法凭测量人员的主观判断来确定，装置虽简单，却难以准确的得到强度正好降到最大值5%，很难准确测出光纤的数值孔径；另一种方法为折射近场法，该方法需先测量光纤折射率分布曲线，再通过曲线计算数值孔径，该方法测量系统较远场光强法的测试系统更为复杂，成本更高。
【发明内容】
[0004]本实用新型根据CCITT对数值孔径的定义，利用光的可逆性，综合远场光强法与光斑法的优点，提供一种测量快捷、准确、成本较低的光纤数值孔径测量实验系统。
[0005]一种光纤数值孔径测量实验系统，包括控制及显示装置、上位机、依次固定在导轨滑座上的待测光纤固定装置、准直光源和对光滑块，对光滑块中间设有通光孔，待测光纤固定装置和准直光源之间安装有电机封装盒和限位开关盒，所述电机封装盒内设有步进电机，电机轴与摆动旋转臂的一端相连，摆动旋转臂的另一端安装有功率探测盒，功率探测盒的下部装有垂直的遮光板，功率探测盒的探测面朝向待测光纤固定装置，探测面的对面设有靶形标记，限位开关盒的顶面安装有呈弧形排列的第一光电限位开关、第二光电限位开关、第三光电限位开关，遮光板能从第一光电限位开关、第二光电限位开关、第三光电限位开关中间穿过，准直光源发出的激光与对光滑块的通光孔、功率探测盒背面的靶形标记以及待测光纤位于同一水平线上；所述控制及显示装置用于控制步进电机的转动进而带带动摆动旋转臂旋转，还用于采集功率探测盒探测的功率并上传至上位机进行光纤的数值孔径的计算。
[0006]如上所述的光纤数值孔径测量实验系统，所述控制及显示装置包括数据处理单元及与所述数据处理单元电性连接的功率采集单元、控制单元、角度显示单元、功率显示单元、驱动单元，所述驱动单元的输出端与步进电机连接，所述数据处理单元用于与上位机通过串口进行连接；功率探测盒上设有与功率采集单元连接的BNC输出接口，电机封装盒上设有与驱动单元连接的DB9输入接口。
[0007]如上所述的光纤数值孔径测量实验系统，所述准直光源采用外接电源的固体激光器，波长为1310nm。
[0008]如上所述的光纤数值孔径测量实验系统，所述待测光纤固定装置采用三维调整架。
[0009]如上所述的光纤数值孔径测量实验系统，第一光电限位开关、第三光电限位开关与步进电机轴心呈顶角为26°的等腰三角形。
[0010]本实用新型具有如下有益效果:1、增加对光装置，保证光功率探头与待测光纤输出端面平行，提高了测量的精度，大大减小了因光路问题导致的测量误差；2、增加自动测量方式，对好光路之后，与上位机进行通信，可让仪器自动运行，得到光纤数值孔径，简化了测量过程，为测量人员节省了时间，证测量结果的准确性；3、采用波长为1310nm的准直光源，有效的消除了环境光对测量结果造成的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型光纤数值孔径测量实验系统的俯视图；
[0012]图2是本实用新型光纤数值孔径测量实验系统的侧视图；
[0013]图3是本实用新型控制及显示装置的电路示意图。
[0014]图中:1 一待测光纤固定装置，2 —电机封装盒，3—摆动旋转臂，4 一功率探测盒，5—BNC输出接口，6—限位开关盒，7—准直光源，8—对光滑块，9一第一光电限位开关，10—第二光电限位开关，11 一第三光电限位开关，12—遮光片，13—DB9输入接口，14一导轨滑座，15—通光孔，16—步进电机，20—控制及显示装置，21—数据处理单元，22—功率采集单兀，23一控制单兀，24一角度显不单兀，25一功率显不单兀，26一驱动单兀，30一上位机。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0016]请参考图1及图2，本实用新型光纤数值孔径测量实验系统包括待测光纤固定装置1、电机封装盒2、摆动旋转臂3、功率探测盒4、限位开关盒6、准直光源7、对光滑块8、第一光电限位开关9、第二光电限位开关10、第三光电限位开关11、导轨滑座14、控制及显示装置20。
[0017]待测光纤固定装置1、准直光源7和对光滑块8依次固定在导轨滑座14上，准直光源7采用外接电源的固体激光器，波长为1310nm ;对光滑块8中间设有通光孔15。准直光源7输出的激光可以透过对光滑块8的通光孔15。在其中一个实施例中，待测光纤固定装置I可采用三维调整架，相对固定式的光纤固定座而言，本方案能依据不同的光纤进行细微的调整，适应性更强。
[0018]待测光纤固定装置I和准直光源7之间安装有电机封装盒2和限位开关盒6，所述电机封装盒2内设有步进电机16，步进电机16采用256细分，精度达到0.004°，最小步长
0.2°，测量精度得到很大的提高。
[0019]电机封装盒2的一端设有与步进电机16连接的DB9输入接口 13。电机轴与摆动旋转臂3的一端相连，摆动旋转臂3的另一端安装功率探测盒4，功率探测盒4的下部装有垂直的遮光板12，功率探测盒4的探测面朝向待测光纤固定装置1，探测面的对面设有靶形标记，功率探测盒4的侧面的设有BNC输出接口 5。
[0020]限位开关盒6的顶面安装有呈弧形排列的第一光电限位开关9、第二光电限位开关10、第三光电限位开关11，两端限位开关(即第一光电限位开关9、第三光电限位开关11)与电机轴心呈顶角为26°的等腰三角形。
[0021]请参考图3，控制及显示装置20安装在一个箱体中，所述控制及显示装置20包括数据处理单元21及与所述数据处理单元21电性连接的功率采集单元22、控制单元23、角度显示单元24、功率显示单元25、驱动单元26,所述驱动单元26的输出端与步进电机16连接，所述数据处理单元21用于与上位机30通过串口进行连接。
[0022]所述驱动单元26采用256细分专用步进电机驱动器，通过控制单元23的控制可以改变摆动旋转臂3与功率探测盒4的角度，上位机30记录不同角度下的功率值，描绘曲线，即可得到光纤的数值孔径。
[0023]整个实验装置的安装及实验过程如下:
[0024]让准直光源7输出的激光透过对光滑块8的小孔，滑动对光滑块8并调节准直光源7，使光始终能通过滑块8上的小孔；
[0025]将功率探测盒4连同电机封装盒2固定在导轨上，调整准直光源7的垂直高度，使激光刚好透过对光滑块8，射向功率探测盒4背面的靶形标记；
[0026]撤掉功率探测盒4及电机封装盒2，装上待测光纤固定装置1，并将待测光纤一头装在待测光纤固定装置I上，另一头与箱体FC接口连接，调整光纤固定装置1，移动对光滑块8，使得准直光源7的激光始终能透过对光滑块8的小孔射向待测光纤端面，并始终使得从待测光纤端面反射回来的光斑覆盖对光滑块8上的小孔；
[0027]对好光后，撤掉对光滑块8和准直光源7，将电机封装盒2以及限位开关盒6装在导轨上，摆动旋转臂3，使得功率探测盒4下端的遮光片12能从三个光电限位开关9，10，11中间穿过，第一光电限位开关9和第三光电限位开关11将限制摆动旋转臂3的最大旋转角度，第二光电限位开关10为摆动旋转臂3的复位参考点；将功率探测盒4上的BNC输出接口 5(作为功率探测盒4的信号输出接口)与箱体中的功率采集单元22连接，将电机封装盒2上的DB9输入接口 13 (作为步进电机16的信号输入接口)与箱体中的驱动单元26连接相连。
[0028]连接好上述连线后，点击箱体上的复位键(控制单元23),摆动旋转臂3会带动功率探测盒4回到第二限位开关10的中间，箱体上的功率显示单元25和角度显示单元24的读数都会清零，通过箱体上的按键改变摆动旋转臂3与功率探测盒4的角度，记录不同角度下的功率值，描绘曲线，即可得到光纤的数值孔径。
【权利要求】
1.一种光纤数值孔径测量实验系统，其特征在于:包括控制及显示装置(20)、上位机(30)、依次固定在导轨滑座(14)上的待测光纤固定装置(I)、准直光源(7)和对光滑块(8)，对光滑块(8)中间设有通光孔(15)，待测光纤固定装置(I)和准直光源(7)之间安装有电机封装盒(2)和限位开关盒￠)，所述电机封装盒(2)内设有步进电机(16)，电机轴与摆动旋转臂(3)的一端相连，摆动旋转臂(3)的另一端安装有功率探测盒(4)，功率探测盒(4)的下部装有垂直的遮光板(12)，功率探测盒(4)的探测面朝向待测光纤固定装置(1)，探测面的对面设有靶形标记，限位开关盒￠)的顶面安装有呈弧形排列的第一光电限位开关(9)、第二光电限位开关(10)、第三光电限位开关(11)，遮光板(12)能从第一光电限位开关(9)、第二光电限位开关(10)、第三光电限位开关(11)中间穿过，准直光源(7)发出的激光与对光滑块(8)的通光孔(15)、功率探测盒(4)背面的靶形标记以及待测光纤位于同一水平线上；所述控制及显示装置(20)用于控制步进电机(16)的转动进而带带动摆动旋转臂(3)旋转，还用于采集功率探测盒(4)探测的功率并上传至上位机(30)进行光纤的数值孔径的计算。
2.如权利要求1所述的光纤数值孔径测量实验系统，其特征在于:所述控制及显示装置(20)包括数据处理单元(21)及与所述数据处理单元(21)电性连接的功率采集单元(22)、控制单元(23)、角度显示单元(24)、功率显示单元(25)、驱动单元(26),所述驱动单元(26)的输出端与步进电机(16)连接，所述数据处理单元(21)用于与上位机(30)通过串口进行连接；功率探测盒(4)上设有与功率采集单元(22)连接的BNC输出接口(5)，电机封装盒(2)上设有与驱动单元(26)连接的DB9输入接口(13)。
3.如权利要求1所述的光纤数值孔径测量实验系统，其特征在于:所述准直光源(7)采用外接电源的固体激光器，波长为1310nm。
4.如权利要求1所述的光纤数值孔径测量实验系统，其特征在于:所述待测光纤固定装置(I)采用三维调整架。
5.如权利要求1所述的光纤数值孔径测量实验系统，其特征在于:第一光电限位开关(9)、第三光电限位开关(11)与步进电机(16)轴心呈顶角为26°的等腰三角形。
【文档编号】G01M11/02GK204008075SQ201420472253
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】罗教群, 程勇, 朱彬彬 申请人:武汉光驰科技有限公司