一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率的装置及方法与流程

本发明属于光剥离器剥除效率测量技术领域，更具体地，涉及一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率的装置及方法。

背景技术：

光纤包层光剥离器能够将双包层光纤中包层部分的传输光损耗掉，同时对纤芯中传输的光保持高效传输。光纤包层光剥离器是提高双包层光纤传输质量的重要技术之一。

常见的光纤包层光剥离器的实现方式有两种：第一种是破坏光纤涂覆层，再涂覆高折胶；第二种是破坏光纤包层。两种方法的难点均在于如何均匀、高效的剥离包层光。为提升高功率包层光剥离器的滤除均匀性，光纤包层光剥离器会严格控制初始包层光的剥离效率，确保初始包层剥离效率不要太高，因为该区域极易剥离太多包层光，造成局部温度过高而烧毁光纤。为了控制初始包层光的剥离效率，很多光纤包层光剥离器沿光纤轴向采取了分段剥离，甚至有些在光纤径向采取了不均匀剥离。这些措施往往会导致光纤包层光剥离器在光纤径向每个位置的剥离效率不一致。传统光纤包层光剥离器剥离效率的测试方法，其装置如图2所示。采用一个泵浦合束器，将泵浦光同时耦合进待测光纤包层光剥离器的纤芯和包层中，测试输出功率，通过对比输入和输出功率，评估该器件的剥离效率。该方法测得的剥除效率是整个光纤包层光剥离器的平均值，而测不到光纤端面任意位置的剥离效率，因此测试结果对优化制备工艺的指导有限。并且，由于光纤包层光剥离器的特性，会导致其输出尾纤的纤芯功率高，包层功率低，整个纤芯和包层功率的动态范围比较大，同一台测量设备很难具有如此大的测试范围，因此一次性测量光纤包层光剥离器光纤径向不同位置的剥离效率是无法实现的。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率的装置及方法，其中结合待测光纤自身的特征及其包层光剥离器剥离包光层的工艺特点，相应设计了径向测量光纤包层光剥除效率的装置，并对其关键组件如剥除效率测量模块、能量注入对准模块和主控模块的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可使得光源输出准直头发射的光精准注入所述光纤包层光剥离器输入准直头，并根据指定的运动轨迹，使得所述光源输出准直头发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头的任意位置进行径向能量注入，实现径向测量光纤包层光剥离器不同位置的包层光剥离效率。本发明装置具有测试精度高，重复性好，能够自动测试，操作简便等特点。

为实现上述目的，本发明提出了一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率装置包括：剥除效率测量模块、能量注入对准模块以及主控模块，其中，

所述剥除效率测量模块包括光源、单模输出尾纤、光源输出准直头、光纤包层光剥离器输入准直头以及高精度光功率计，所述光源的输出端与所述单模输出尾纤连接，所述单模输出尾纤的尾纤端面与光源输出准直头熔接，所述光纤包层光剥离器输入准直头与所述尾纤端面与光源输出准直头相应设置，以使得所述光源输出准直头发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头，包层光剥离器设于所述光纤包层光剥离器输入准直头和高精度光功率计之间，且套设在待测光纤上；

所述能量注入对准模块用于在所述主控模块的控制下调节所述光源输出准直头和光纤包层光剥离器输入准直头的相对位置，使得所述光源输出准直头发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头的任意位置；

所述主控模块还用于接收所述高精度光功率计的功率输出信号，并根据该功率输出信号计算包光层剥除效率。

作为进一步优选的，所述能量注入对准模块包括反射镜、高清相机以及驱动平台组件，所述高清相机用于获取所述反射镜中光源输出准直头或光纤包层光剥离器输入准直头的成像，所述驱动平台组件用于根据需求调整所述反射镜、光源输出准直头和光纤包层光剥离器输入准直头的位置。

作为进一步优选的，所述驱动平台组件包括第一高精度三维电位移台、第二高精度三维电位移台以及电升降台，所述第一高精度三维电位移台用于搭载所述光源输出准直头，并驱动光源输出准直头运动，所述第二高精度三维电位移台用于搭载所述光纤包层光剥离器输入准直头，并驱动所述光纤包层光剥离器输入准直头运动，所述电升降台用于搭载所述反射镜，并驱动所述反射镜运动。

作为进一步优选的，所述高清相机上还设有放大镜头。

作为进一步优选的，所述主控模块包括计算机以及与该计算机通信连接的光源电源驱动和可编程逻辑控制器。

作为进一步优选的，所述光源输出准直头的直径范围为125μm～cm，所述光纤包层光剥离器输入准直头的直径范围为125μm～5cm。

作为进一步优选的，所述待测光纤一端还设有端帽，且所述待测光纤一端与端帽的光能输入端熔接，所述端帽尾纤范围为100μm～5000μm。

作为进一步优选的，所述高精度光功率计测试的波长范围为400nm～2400nm，测试的波长功率范围为0w～1000w。

按照本发明的另一个方面，还提出了一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率的方法，采用上述的装置实现，包括以下步骤：

s1主控模块控制能量注入对准模块驱动光源输出准直头和光纤包层光剥离器输入准直头运动，使得所述光源输出准直头与光纤包层光剥离器输入准直头中心对准；

s2所述主控模块控制所述光源通过所述单模输出尾纤向所述光源输出准直头发射光，同时，所述主控模块控制所述能量注入对准模块驱动所述光源输出准直头按照指定的运动轨迹运动，以使得光源输出准直头发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头的任意位置；

s3采用高精度光功率计测量待测光纤包层光的功率输出信号，并将该功率输出信号传输给所述主控模块，所述主控模块根据该功率输出信号计算获取包层光的剥除效率。

作为进一步优选的，步骤s1具体包括以下步骤：

s11控制电升降台驱动反射镜上升，同时调整所述光源输出准直头和反射镜的相对位置，使得所述反射镜中光源输出准直头的成像在所述高清相机的中心；

s12固定所述高清相机不动，转动所述反射镜，使得反射镜中所述光纤包层光剥离器输入准直头的反射光路与步骤s11中所述光源输出准直头的反射光路完全重合，此时，所述光源输出准直头和光纤包层光剥离器输入准直头中心对准；

s13控制电升降台驱动反射镜下降，进入步骤s2。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1．本发明使得光源输出准直头发射的光精准注入所述光纤包层光剥离器输入准直头，采用一根单模光纤作为探针，并根据指定的运动轨迹，使得所述光源输出准直头发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头的任意位置进行径向能量注入，实现径向测量光纤包层光剥离器不同位置的包层光剥离效率。本发明装置具有测试精度高，重复性好，能够自动测试，操作简便。

2．本发明通过一根单模光纤作为探针，搭载高精度三维电位移台，可在待测光纤包层光剥离器输入尾纤端面的任意位置，进行精准能量注入，实现径向测量光纤包层光剥离器不同位置的包层光剥离效率。

3．本发明通过对能量注入对准模块中的各部件组成和运动方式进行特定设计，以保证光源输出准直头和光纤包层光剥离器输入准直头精准对准，从而实现精确定位以及测量过程中能量光的精准注入，同时，能保证径向测量过程中运动轨迹的规划在待测光纤截面范围内。

4.本发明对光源输出准直头、光纤包层光剥离器输入准直头的直径范围进行了特定性设计，使得光源输出准直头输出的能量光能精准注入，同时本发明中还对光源的波长范围和能量进行了特定性设计，满足测量精度要求。

附图说明

图1是本发明优选实施例涉及的一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率装置的结构示意图；

图2是背景技术中涉及的传统光纤包层光剥离器剥离效率的测试方法的示意图；

图3是本发明涉及的一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率装置的工作流程图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-光源、2-单模输出尾纤、3-光源输出准直头、4-电升降台、5-光纤包层光剥离器输入准直头、6-待测光纤包层光剥离器、7-高精度光功率计、8-第一高精度三维电位移台、9-反射镜、10-第二高精度三维电位移台、11-放大镜头、12-高清相机、13-可编程逻辑控制器、14-光源电源驱动、15-计算机、16-数据传输线、17-光纤泵浦源、18-泵浦合束器、19-光纤固定台、20-光功率计，21-控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率装置，包括剥除效率测量模块、能量注入对准模块以及主控模块，其中，所述剥除效率测量模块包括光源1、单模输出尾纤2、光源输出准直头3、光纤包层光剥离器输入准直头5以及高精度光功率计7，所述光源1的输出端与所述单模输出尾纤2连接，所述单模输出尾纤2的尾纤端面与光源输出准直头3熔接，所述光纤包层光剥离器输入准直头5与所述尾纤端面与光源输出准直头3相应设置，以使得所述光源输出准直头3发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头5，包层光剥离器6设于所述光纤包层光剥离器输入准直头5和高精度光功率计7之间，且套设在待测光纤上；所述能量注入对准模块用于在所述主控模块的控制下调节所述光源输出准直头3和光纤包层光剥离器输入准直头5的相对位置，使得所述光源输出准直头3发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头5的任意位置；所述主控模块还用于接收所述高精度光功率计7的功率输出信号，并根据该功率输出信号计算包光层剥除效率。

具体而言，所述剥除效率测量模块中，光源1具有一根单模输出的尾纤2，在所述单模输出尾纤的端面，熔接一个光源输出准直头3。在本发明中，光源1通过光源电源驱动14进行驱动。光源1输出光的波长范围为400～2400nm，输出光的输出功率的范围为0～1000w。一般而言，在本发明中，进行测试过程中，光源1输出光的波长范围为1000～2000nm，输出光的输出功率的范围为300～800w。在本发明中，光源输出准直头3搭载在能量注入对准模块上，并可通过能量注入对准模块的驱动进行位置调整，以满足测试中不同需要。

进一步的，在本发明中，包层光剥离器6输入端的尾纤，熔接一个光纤包层光剥离器输入准直头5，同时包层光剥离器6输出端的尾纤熔接一个高精度光功率计7，包层光剥离器6套设在待测光纤上。在本发明的一个实施例中，包层光剥离器6包括光纤、石英玻璃管、密封紧固件、cps封装壳体，将部分去除涂敷层并经腐蚀处理过的待测光纤穿入石英玻璃管中，石英玻璃管两端使用密封胶水将待测光纤固定，cps封装壳体为管状结构，且cps封装壳体内部具有螺纹通孔，螺纹通孔的两端设置有堵头螺纹孔；石英玻璃管穿设于堵头螺纹孔和螺纹通孔内，且螺纹通孔的孔径大于石英玻璃管外径，石英玻璃管通过密封紧固件固定安装于堵头螺纹孔内。cps封装壳体内部空腔可为圆柱形，通过丝锥在圆柱内壁面形成连续螺纹，也可以为圆柱外的其他形状，通过丝锥在不同位置的多次攻丝，形成多组非连续螺纹组成的内壁形貌，从而形成螺纹通孔；具体的，螺纹通孔的螺纹可选标准梯形螺纹，易加工，成本低。螺纹通孔改变了内壁的形貌，从而使得更低比例的反射光能够照射至光纤涂覆层、石英玻璃管，从而减小加热效应。更具体的，所述待测光纤一端还设有端帽，且所述待测光纤一端与端帽的光能输入端熔接，所述端帽尾纤范围为100μm～5000μm。一般而言，端帽与待测光纤的一端熔接，其中，端帽的纵截面的面积大于待测光纤纵截面的面积。本发明中，端帽可采用熔石英端帽，熔石英端帽为圆柱形。

当然本发明中的包层光剥离器6和端帽不限于上述的结构，其他结构的包层光剥离器6和端帽均适用本发明。

进一步的，所述驱动平台组件包括第一高精度三维电位移台8、第二高精度三维电位移台10以及电升降台4，所述第一高精度三维电位移台8用于搭载所述光源输出准直头3，并驱动光源输出准直头3运动，所述第二高精度三维电位移台10用于搭载所述光纤包层光剥离器输入准直头5，并驱动所述光纤包层光剥离器输入准直头5运动，所述电升降台4用于搭载所述反射镜9，并驱动所述反射镜9运动。具体而言，本发明中，将所述光源输出准直头3固定在第一高精度三维电位移台8上，将所述光纤包层光剥离器输入准直头5固定在第二高精度三维电位移台10上，将反射镜9固定在电升降台4上，此时电升降台4升起。将放大镜头11和高清相机12连接，并整体调节放大镜头11和高清相机12位置，确保光纤包层光剥离器输入准直头5成像位于高清相机12中心的时候，所述光源输出准直头3和所述光纤包层光剥离器输入准直头5实现对准。即，测试光纤包层光剥离器的剥除效率时，通过所述电升降台4的升降，实现光路切换：当所述电升降台4升起时，利用所述高清相机12观察所述光纤包层光剥离器输入准直头5的位置，通过第二高精度三维电位移台10将所述光纤包层光剥离器输入准直头5的位置调节到所述高清相机12的中心；当所述电升降台4下降后，带动反射镜9从光路中抽离，此时光源输出准直头3和光纤包层光剥离器输入准直头5直接对准。通过所述第一高精度三维电位移台8的移动，将所述光源1的发射光精准注入到所述光源输出准直头3的任意位置，从而能够径向测量光纤包层光剥离器不同位置的包层光剥离效率。

更具体的，测试光纤包层光剥离器的剥除效率时，首先需要调整和固定光源输出准直头3、反射镜9以及高清相机12的相对位置，即实现光源输出准直头3的位置调整。具体而言，控制电升降台4驱动反射镜9上升，同时调整所述光源输出准直头3和反射镜9的相对位置，使得所述反射镜9中光源输出准直头3的成像在所述高清相机12的中心。即在光源输出准直头3和反射镜9形成的光路中，光源输出准直头3的反射光路恰好经过高清相机12的中心。接着，调整光纤包层光剥离器输入准直头5的位置，使得光源输出准直头3和包层光剥离器输入准直头5精准对准。具体如下：固定所述高清相机12不动，转动所述反射镜9，使得反射镜9中所述光纤包层光剥离器输入准直头5的反射光路与所述光源输出准直头3的反射光路完全重合，此时，所述光源输出准直头3和光纤包层光剥离器输入准直头5中心对准。更具体的，在转动所述反射镜9时，以反射镜9的中心点为中心，以光源输出准直头3入射和反射光路所构成的平面为基准面，以该基准面通过反射镜9的中心点的垂线为转轴，将反射镜9转动90°，使得反射镜9的成像面面向光纤包层光剥离器输入准直头5。

进一步的，所述高清相机12上还设有放大镜头11，该放大镜头11用于放大光纤包层光剥离器输入准直头5和光源输出准直头3的成像，使得对准效果更好，提高对准和后期光注入以及测试的效果和精度。

进一步的，所述主控模块包括计算机15以及与该计算机15通信连接的光源电源驱动14和可编程逻辑控制器13。在本发明中，光源输出准直头3与光纤包层光剥离器输入准直头5对准后，计算机15首先生成测量剥除效率过程中光源输出准直头3的运动轨迹，并将运动轨迹信号发送给可编程逻辑控制器13，可编程逻辑控制器13将该运动轨迹信号转化为第一高精度三维电位移台8的伺服控制信号。同时，计算机15控制光源1进行径向能量注入，计算机15根据运动轨迹信号以及高精度光功率计7反馈的功率信号，计算光纤径向包层光剥离器剥除效率。

进一步的，在本发明中，计算机15与电升降台4、高精度光功率计7、第一高精度三维电位移台8、第二高精度三维电位移台10、高清相机12、可编程逻辑控制器13以及光源电源驱动14通信连接，如通过数据传输线进行连接，以此方式，以根据需要对各个部件和流程进行控制。

本发明通过一根单模光纤作为探针，搭载高精度三维电位移台，可在待测光纤包层光剥离器输入尾纤端面的任意位置，进行精准能量注入，实现径向测量光纤包层光剥离器不同位置的包层光剥离效率。该装置测试精度高，重复性好，能够自动测试，操作简便。

进一步的，所述光源输出准直头3的直径范围为125μm～cm，所述光纤包层光剥离器输入准直头5的直径范围为125μm～5cm。

进一步的，所述高精度光功率计7测试的波长范围为400nm～2400nm，测试的波长功率范围为0w～1000w。

如图3所示，本发明提供的一种径向测量光纤包层光剥离器剥除效率的装置的工作流程如下：

步骤一：主控模块控制能量注入对准模块驱动光源输出准直头和光纤包层光剥离器输入准直头运动，使得所述光源输出准直头与光纤包层光剥离器输入准直头中心对准。

具体而言，首先，控制电升降台4驱动反射镜9上升，同时调整所述光源输出准直头3和反射镜9的相对位置，使得所述反射镜9中光源输出准直头3的成像在所述高清相机12的中心。

然后，固定所述高清相机12不动，转动所述反射镜9，使得反射镜9中所述光纤包层光剥离器输入准直头5的反射光路与步骤s11中所述光源输出准直头3的反射光路完全重合，此时，所述光源输出准直头3和光纤包层光剥离器输入准直头5中心对准。

最后，控制电升降台4驱动反射镜9下降，并进入下一个步骤。

更具体的，将反射镜9固定在电升降台4上，此时电升降台4升起。将放大镜头11和高清相机12连接，并整体调节放大镜头11和高清相机12位置，确保光纤包层光剥离器输入准直头5成像位于高清相机12中心的时候，所述光源输出准直头3和所述光纤包层光剥离器输入准直头5实现对准。将所述待测光纤包层光剥离器6的输出端与高精度光功率计7相连接。测试光纤包层光剥离器的剥除效率时，通过所述电升降台4的升降，实现光路切换：当所述电升降台4升起时，利用所述高清相机12观察所述光纤包层光剥离器输入准直头5的位置，通过第二高精度三维电位移台10将所述光纤包层光剥离器输入准直头5的位置调节到所述高清相机12的中心；当所述电升降台4下降后，带动反射镜9从光路中抽离，此时光源输出准直头3和光纤包层光剥离器输入准直头5直接对准。通过所述第一高精度三维电位移台8的移动，将所述光源1的发射光精准注入到所述光源输出准直头3的任意位置，从而能够径向测量光纤包层光剥离器不同位置的包层光剥离效率。

步骤二：所述主控模块控制所述光源通过所述单模输出尾纤向所述光源输出准直头发射光，同时，所述主控模块控制所述能量注入对准模块驱动所述光源输出准直头按照指定的运动轨迹运动，以使得光源输出准直头发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头的任意位置。

具体而言，计算机15首先生成测量剥除效率过程中光源输出准直头3的运动轨迹，并将运动轨迹信号发送给可编程逻辑控制器13，可编程逻辑控制器13将该运动轨迹信号转化为第一高精度三维电位移台8的伺服控制信号。同时，计算机15控制光源1进行径向能量注入，以使得光源输出准直头发射的光注入所述光纤包层光剥离器输入准直头的任意位置。

步骤三：采用高精度光功率计测量待测光纤包层光的功率输出信号，并将该功率输出信号传输给所述主控模块，所述主控模块根据该功率输出信号计算获取包层光的剥除效率。计算机15根据运动轨迹信号以及高精度光功率计7反馈的功率信号，计算光纤径向包层光剥离器剥除效率，从而能够径向测量光纤包层光剥离器不同位置的包层光剥离效率。

步骤四：待测光纤包层光剥离器测试完成后，将其从设备上取下，整个测试流程结束。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”......仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”......的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。