一种光子晶体光纤在线定轴仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种光子晶体光纤在线定轴仪，包括光纤固定装置和光纤散射系统，所述光纤固定装置用于在测量时夹持光子晶体光纤，所述光纤散射系统包括相干光源、电机、成像屏、显微相机、CCD相机和计算机，测量时，光子晶体光纤夹在电机与显微相机之间并固定于电机的同心轴，通过电机控制光子晶体光纤旋转，相干光源从光子晶体光纤侧边垂直照射，光线经过光子晶体光纤照射在放置在光纤另一侧的成像屏上，所述CCD相机捕捉成像屏上的前向散射图案，所述显微相机拍摄光子晶体光纤端面图案，还包括光纤位置测量系统，所述光纤位置测量系统用于在开始测量前观测整条光子晶体光纤上的点在光子晶体光纤转动时的位置变化。
【专利说明】
-种光子晶体光纤在线定轴仪
技术领域
[0001] 本实用新型设及光纤器件加工制作技术领域，具体设及一种光子晶体光纤在线定 轴仪。
【背景技术】
[0002] 光子晶体光纤一般由单一介质构成（例如二氧化娃)并且在轴向上具有并行排列 的空气孔结构，相对于传统光纤而言，光子晶体光纤由于其单一无渗杂的石英材质和灵活 多样的结构设计特性，使得光子晶体光纤具有传统光纤无法比拟的优良特性，比如极高的 非线性系数、易于实现多忍结构、极低损耗和可调节色散等。光子晶体光纤可应用于光子晶 体光纤激光器，模间干设传感器，折射率传感器等。
[0003] 光子晶体光纤内部空气孔结构的排列使其具有轴向上的方位角，该方位角与光子 晶体光纤性能密切联系，因此在光子晶体光纤器件的加工制作过程中，都要求对光纤的特 殊方位角进行确定。例如，在光子晶体光纤光栅刻写时，刻写激光W不同角度进入光子晶体 光纤内部的效率不同，因此需要在刻写过程中确定激光的进入方向与光子晶体光纤端面微 结构之间的相对位置关系。
[0004] 现有技术采用激光侧面照射光子晶体光纤产生的散射光分析光子晶体光纤的轴 向方位角，采用此种方法时，由于光子晶体光纤内部的多重散射效应，需在光子晶体光纤的 空气孔中填充折射率接近光纤包层的匹配液，同时，不同种类的光子晶体光纤对于前向散 射光的接收器的位置各不相同，且对位置的精度要求很高。
[0005] 公开号为CN104197863A的中国专利公开了 一种光子晶体光纤方位角确定方法，它 基于前向散射图案分析法，用激光垂直照射在光子晶体光纤的侧面并在前方的成像屏上成 像，该成像为前向散射条纹图案，用数码相机拍摄该散射条纹图案，由与数码相机相连的处 理器对散射条纹图案进行处理。此方法及系统中，光纤在转动过程当中，两端被固定，但是 光纤夹的固定不一定牢固。而且由于光纤自身的重力影响，光纤的中间部分会下垂一些。如 果光纤下垂的幅度较大，原来经过纤忍的激光可能会从光纤的包层通过甚至不经过光纤而 直接到达光屏，运会对实验效果会造成比较严重的影响。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种光子晶体光纤在线定轴仪， 采用的技术方案如下：
[0007] -种光子晶体光纤在线定轴仪，包括光纤固定装置和光纤散射系统，所述光纤固 定装置用于在测量时夹持光子晶体光纤，所述光纤散射系统包括相干光源、电机、成像屏、 显微相机、CCD相机和计算机，测量时，光子晶体光纤夹在电机与显微相机之间并固定于电 机的同屯、轴，通过电机控制光子晶体光纤旋转，相干光源从光子晶体光纤侧边垂直照射，光 线经过光子晶体光纤照射在放置在光纤另一侧的成像屏上，所述CCD相机捕捉成像屏上的 前向散射图案，所述显微相机拍摄光子晶体光纤端面图案，其特征在于，还包括光纤位置测 量系统，所述光纤位置测量系统包括照明装置、图像采集模块和位置调节模块，所述照明装 置位于图像采集模块之上，对图像采集模块采集范围内的物体进行照明，所述图像采集模 块对光子晶体光纤进行图像采集，所述位置调节模块与光子晶体光纤平行，所述照明装置 和图像采集模块设置在位置调节模块上并可沿位置调节模块移动，W在开始测量前观测整 条光子晶体光纤上的点在光子晶体光纤转动时的位置变化。
[0008] 光纤在转动过程当中，两端被固定，但是光纤固定装置对光纤的固定不一定牢固， 而且由于光纤自身的重力影响，光纤的中间部分会下垂，如果光纤下垂的幅度较大，原来经 过纤忍的激光可能会从光纤的包层通过甚至不经过光纤而直接到达成像屏，运对实验效果 会造成比较严重的影响，所W本实用新型设置光纤位置测量系统对光纤旋转的稳定性进行 测量，W确保实验结果的准确。
[0009] 作为优选，所述光纤固定装置通过磁吸力夹持光子晶体光纤。
[0010] 作为优选，所述光纤固定装置包括底部燕尾座、燕尾槽、光纤压槽，所述燕尾座通 过顶丝固定在燕尾槽上，测量时将光子晶体光纤放在光纤压槽上。
[0011] 作为优选，所述位置调节模块为与光子晶体光纤平行的轨道。
[0012] 作为优选，本实用新型中，在相干光源发出的相干光束的同轴方向上，光子晶体光 纤与成像屏间设置有光阔，W减小直射到成像屏上的相干光对散射光的影响。
[0013] 作为优选，所述图像采集模块包括镜头和相机。
[0014] 作为优选，所述相干光源为激光器。
[0015] 作为优选，本实用新型中，通过磁性底座及设于磁性底座上的杆架固定激光器及 光阔，其好处在于结构简单并且可W较灵活的调整仪器位置及高度。
[0016] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
[0017] 1、本实用新型结合电机控制光子晶体光纤轴向旋转，可实现对光子晶体光纤轴向 结构位置的选择及确定，定轴方法快速简便，定轴精度高，可应用于不同内部结构的光子晶 体光纤定轴。
[0018] 2、本实用新型设置光线位置测量系统对光纤旋转的稳定性进行测量，确保实验结 果的准确。
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型的光纤固定装置的结构及尺寸示意图；
[0020] 图2是本实用新型的光纤散射系统的结构示意图；
[0021 ]图3是本实用新型的光纤位置测量系统的结构示意图；
[0022] 图4是六角形光子晶体光纤轴向角示意图；
[0023] 图5是六角形光子晶体光纤横切面示意图；
[0024] 图6是六角形光子晶体光纤横切面实物图；
[0025] 图7是不同轴向方位角下的六边形光子晶体光纤前向散射图；
[0026] 图8是半幅散射条纹强度总和特征值曲线和光子晶体轴向方位角关系图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述。
[002引实施例；
[0029] 如图1至图3所示，一种光子晶体光纤在线定轴仪，包括光纤固定装置和光纤散射 系统，所述光纤固定装置用于在测量时夹持光子晶体光纤，所述光纤散射系统包括相干光 源1、电机2、成像屏3、显微相机5、CCD相机4和计算机7，测量时，光子晶体光纤6夹在电机2与 显微相机5之间并固定于电机2的同屯、轴，通过电机2控制光子晶体光纤6旋转，相干光源1从 光子晶体光纤6侧边垂直照射，光线经过光子晶体光纤6照射在放置在光纤另一侧的成像屏 3上，所述CCD相机4捕捉成像屏3上的前向散射图案，所述显微相机5拍摄光子晶体光纤6的 端面图案，还包括光纤位置测量系统，所述光纤位置测量系统包括照明装置8、图像采集模 块和位置调节模块10,所述照明装置8位于图像采集模块之上，对图像采集模块采集范围内 的物体进行照明，所述图像采集模块对光子晶体光纤6进行图像采集，所述位置调节模块10 与光子晶体光纤6平行，所述照明装置8和图像采集模块设置在位置调节模块10上并可沿位 置调节模块10移动，W在开始测量前观测整条光子晶体光纤6上的点在光子晶体光纤6转动 时的位置变化。
[0030] 所述光纤固定装置通过磁吸力夹持光子晶体光纤。
[0031] 如图1所示，所述光纤固定装置包括底部燕尾座、燕尾槽、光纤压槽，所述燕尾座通 过顶丝固定在燕尾槽上，测量时将光子晶体光纤放在光纤压槽上。
[0032] 所述位置调节模块10为与光子晶体光纤平行的轨道。
[0033] 本实施例中，在相干光源1发出的相干光束的同轴方向上，光子晶体光纤6与成像 屏3间设置有光阔，W减小直射到成像屏3上的相干光对散射光的影响。
[0034] 所述图像采集模块包括镜头9和相机1。
[0035] 所述相干光源为激光器。
[0036] 本实施例中，通过磁性底座及设于磁性底座上的杆架固定激光器及光阔，其好处 在于结构简单并且可W较灵活的调整激光器及光阔的位置及高度。
[0037] 如图4所示为六角形光子晶体光纤轴向角示意图，如图5所示为六角形光子晶体光 纤横切面示意图，图6所示为六角形光子晶体光纤横切面实物图，本实施例在测量时，光子 晶体光纤每逆时针旋转0.5%便重复拍取光子晶体光纤的前向散射图案和端面图案，直至 光子晶体光纤完成360°轴向旋转周期，得到不同轴向方位角下的六边形光子晶体光纤前向 散射图如图7所示，可W得知，散射图案中间均有一亮点，W亮点为中屯、，上下两区域存在散 射条纹，光子晶体光纤处于不同轴向方位角时，散射条纹信息各不相同，其强度在发生变 化，然而全区域的散射强度总和变化不明显。据此，将半幅前向散射条纹光强总和作为特征 值分析：
[00；3 引
[0039]区域光强总和为CV，p(i，j)是该区域内第i行第j列处的强度值，M为所选图案区域 竖直方向像素数量，N为所选图案区域的水平方向像素数量，对每个角度拍摄到的散射图案 作同样处理，既而得到前向散射图案所选区域的强度值总和与光子晶体光纤轴向方位角的 关系曲线，如图8所示，从图中可知散射条纹强度总和特征值随光子晶体轴向方位角呈现周 期变化。六边形光子晶体光纤的轴向方位角分别为120°、180°、240°、300°、360°时，上下两 区域散射强度总和特征峰值对应的光子晶体光纤轴向方位角平均值为120°、179.965°、 240.16°、300.15°、359.96°，定轴精确误差小于0.5°。
【主权项】
1. 一种光子晶体光纤在线定轴仪，包括光纤固定装置和光纤散射系统，所述光纤固定 装置用于在测量时夹持光子晶体光纤，所述光纤散射系统包括相干光源、电机、成像屏、显 微相机、CCD相机和计算机，测量时，光子晶体光纤夹在电机与显微相机之间并固定于电机 的同心轴，通过电机控制光子晶体光纤旋转，相干光源从光子晶体光纤侧边垂直照射，光线 经过光子晶体光纤照射在放置在光纤另一侧的成像屏上，所述CCD相机捕捉成像屏上的前 向散射图案，所述显微相机拍摄光子晶体光纤端面图案，其特征在于，还包括光纤位置测量 系统，所述光纤位置测量系统包括照明装置、图像采集模块和位置调节模块，所述照明装置 位于图像采集模块之上，对图像采集模块采集范围内的物体进行照明，所述图像采集模块 对光子晶体光纤进行图像采集，所述位置调节模块与光子晶体光纤平行，所述照明装置和 图像采集模块设置在位置调节模块上并可沿位置调节模块移动，以在开始测量前观测整条 光子晶体光纤上的点在光子晶体光纤转动时的位置变化。2. 根据权利要求1所述的一种光子晶体光纤在线定轴仪，其特征在于，所述光纤固定装 置通过磁吸力夹持光子晶体光纤。3. 根据权利要求1所述的一种光子晶体光纤在线定轴仪，其特征在于，所述光纤固定装 置包括底部燕尾座、燕尾槽、光纤压槽，所述燕尾座通过顶丝固定在燕尾槽上，测量时将光 子晶体光纤放在光纤压槽上。4. 根据权利要求1所述的一种光子晶体光纤在线定轴仪，其特征在于，所述位置调节模 块为与光子晶体光纤平行的轨道。5. 根据权利要求1所述的一种光子晶体光纤在线定轴仪，其特征在于，所述图像采集模 块包括镜头和相机。6. 根据权利要求1所述的一种光子晶体光纤在线定轴仪，其特征在于，在相干光源发出 的相干光束的同轴方向上，光子晶体光纤与成像屏间设置有光阑。7. 根据权利要求6所述的一种光子晶体光纤在线定轴仪，其特征在于，所述相干光源为 激光器。8. 根据权利要求7所述的一种光子晶体光纤在线定轴仪，其特征在于，通过磁性底座及 设于磁性底座上的杆架固定激光器及光阑，其好处在于结构简单并且可以较灵活的调整仪 器位置及高度。
【文档编号】G02B6/02GK205691840SQ201620683389
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月28日 公开号201620683389.9, CN 201620683389, CN 205691840 U, CN 205691840U, CN-U-205691840, CN201620683389, CN201620683389.9, CN205691840 U, CN205691840U
【发明人】陈哲, 李秋实, 赵晓萌
【申请人】广州铱星光电科技有限公司