一种导模场分布图获取装置的制作方法

本实用新型属于光纤测试领域，更具体地，涉及一种导模场分布图获取装置。

背景技术：

基于单模光纤的光纤通信系统主要通过时分复用、波分复用、偏振复用或振幅-相位正交复用技术提升传输速率和容量，然而随着传输容量需求的迅速增长，基于单模光纤的光纤通信系统已经接近香农极限，成为限制未来光纤通信系统发展的“瓶颈”。

少模光纤是一种新型光纤，可以允许两个及以上的导模传输。基于少模光纤的模分复用技术将成为解决单模光纤传输系统容量瓶颈的一种方式。模分复用技术是利用少模光纤中的不同导模分别传输信息，不同的导模就是不同的信道，因此研究和测试少模光纤中的导模特性具有重要的意义。目前，针对少模光纤中传输的导模研究主要是差分模式群时延、模式串扰等方面，缺少能方便获取-导模场分布图的装置，无法直观的展示导模场分布情况，导致导模场分布研究较少。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种导模场分布图获取装置，其目的在于通过相位可调的导模选择单元和成像单元，获取给定光纤的导模分布图，从而方便的获取导模场的直观分布情况，由此解决现有技术无法直观展示导模场分布情况的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种导模场分布图获取装置，其特征在于，在光路上依次设置有：导模选择单元、被测光学器件装配单元、以及相机单元；

所述导模选择单元，包括相位片，用于选择特定导模场分布；

所述被测光学器件装配单元，用于装配被测光学器件；

所述相机单元，用于获取被测光学器件的导模场分布图像。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其导模选择单元包括沿光路设置的单模光纤、以及第一与第二凸透镜组，所述单模光纤的输出端处于所述第一凸透镜组的物方焦点，所述第一与第二凸透镜组共轴设置，所述相位片设置于第一与第二凸透镜组之间，所述第二凸透镜组的像方焦点与所述被测光学器件耦合。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其工作时，工作波长的激光通过单模光纤，由所述第一凸透镜组汇聚成平行光或发散角较小的光束，经过相位片进行导模场选择后，由第二凸透镜组将平行光束或发散角较小的近似平行光汇聚，耦合进所述被测光学器件。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其单模光纤为裸光纤或跳线。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其单模光纤的输出端为光学平整面。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其导模选择单元还包括支架，用于固定单模光纤、第一与第二凸透镜组、以及相位片，并使得其相对位置可调。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其相位片为机械式相位片或电控式液晶相位片。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其被测光学器件为少模光纤、多模光纤、多芯光纤、和/或单模光纤及其制品。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其相机单元，包括感光元器件、以及上位机；所述感光元器件与所述上位机电相连；

所述感光元器件，用于采集导模场分布光信号并转换成电信号，传送给上位机；

所述上位机，用于将所述电信号转换为导模场图像。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其感光元器件为电耦合元件或互补金属氧化物半导体元件。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其装置还包括光源，所述光源用于激发工作波长的光。

优选地，所述导模场分布图获取装置，其装置还包括用于选择工作波长的光放大器和/或光衰减器；所述光放大器和/或衰减器设置于激光光源与导模选择单元之间的光路上。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本实用新型提出的导模场分布图获取装置，简单可靠，能够方便直接的展示被测光学器件的导模场分布图，尤其是少模光纤支持传输的各个导模的场分布图，对于少模光纤和基于少模光纤的模分复用系统的研究具有重要意义。

附图说明

图1是本发明提供的导模场分布图获取装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的导模场分布图获取装置结构示意图；

图3是本发明实施例1提供的相位片原理图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为光源，11为激光光源，12为光放大器，13为光衰减器，2为导模选择单元，21为单模光纤，22为第一凸透镜组，23为相位片，24为第二凸透镜组，25为支架，3为被测光学器件装配单元，4为相机单元，41为感光元器件，42为上位机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型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。

本实用新型提供的导模场分布图获取装置，尤其适合少模光纤导模场分布图获取，在光路上依次设置有光源1、光放大器12、光衰减器13、导模选择单元2、被测光学器件装配单元3、以及相机单元4。

所述光源1，优选为激光光源11，用于激发工作波长的光；

所述光放大器12，用于放大工作时使用的激光波段，即工作波段；

所述光衰减器13，用于调节光功率；

所述光放大器12和光衰减器13用于调节工作波段激光的功率，以配合导模选择单元2和相机单元4，若光源1本身功率合适可两者都不用或选择其一使用。

所述导模选择单元2，包括沿光路设置的单模光纤21、第一凸透镜组22、相位片23、以及第二凸透镜组24，所述单模光纤21的输出端处于所述第一凸透镜组22的物方焦点，所述第一与第二凸透镜组24共轴设置，所述相位片23设置于第一与第二凸透镜组24之间，所述第二凸透镜组24的像方焦点与所述被测光学器件耦合。所述凸透镜组至少包括一个凸透镜。工作时，工作波长的激光通过单模光纤21，由所述第一凸透镜组22汇聚成平行光或发散角较小的光束，经过相位片23进行导模场选择后，由第二凸透镜组24将平行光束或发散角较小的近似平行光汇聚，耦合进所述被测光学器件。

所述导模选择单元2的单模光纤21为裸光纤或跳线；其一端与衰减器输出端连接，另一端为输出端，所述输出端端面为光学平整面，可使用切割刀等工具加工，若所述单模光纤21为跳线，其端面本身即为光学平正面。

所述导模选择单元2的第一凸透镜组22，其适用于本装置工作波段的激光，用于将单模光纤21输出的发散的光束汇聚成平行光或发散角较小的光束。

所述导模选择单元2的相位片23，其适用于本装置工作波段的激光，用于选择特定导模场分布，即将单模光纤21输出的基导模场转变成其他导模场或保持所述导模场。所述相位片23可为机械式相位片23或电控式液晶相位片23。

所述导模场选择单元的第二凸透镜组24，其适用于本装置工作波段的激光，用于将平行光束或发散角较小的近似平行光束汇聚，使之耦合进入被测光学器件。

所述导模场选择单元，优选还包括支架25，用于固定上述光学器件，即用于固定单模光纤21、第一凸透镜组22、相位片23、以及第二凸透镜组24，并使得上述光学器件的位置可调，具体而言：使得所述单模光纤21的输出端处于第一凸透镜组22的物方焦点；使得所述相位片23能水平和竖直移动，从而选择导模场分布；使得所述第二凸透镜组24的像方焦点处于所述被测光学器件的端面。

所述光学器件装配单元3可装配少模光纤、多模光纤、多芯光纤、和/或单模光纤及其制品。所述被测光学器件装配单元3，特别地为少模光纤装配单元，用于装配少模光纤，并使得所述少模光纤的端面处于所述第二凸透镜组24的像方焦点处。所述少模光纤可其剖面可以为阶跃型也可以为渐变型。

所述相机单元4包括感光元器件、以及上位机42；所述感光元器件41与所述上位机42电相连；所述感光元器件41，用于采集导模场分布光信号并转换成电信号，传送给上位机42；所述上位机42，用于将所述电信号转换为导模场图像。

所述相机单元4的感光元器件41为电耦合元件(CCD)或互补金属氧化物半导体元件(CMOS)，其适用于本装置的工作波长。

以下为实施例：

实施例1

一种导模场分布图获取装置，为少模光纤导模场分布图获取装置，如图所示，依次布置光源1、光放大器12、光衰减器13、导模选择单元2、少模光纤装配单元、以及相机单元4。

所述导模选择单元2沿光路依次包括单模光纤21、第一凸透镜22、相位片23、以及第二凸透镜24，固定支架25上，所述支架25沿光路方向布设导轨，各光学器件相对位置可在水平面内平移以调节，所述相位片23固定处还可伸缩调节，使得相位片23可上下平移。

其中相位片23为机械式相位片23，按照如下方式制备：

利用光刻法改变通光材料不同区域的厚度使某波段的光在不同区域通过时相位变化量相差π或π的奇数倍，即0相位区域与π相位区域的厚度差为：

其中，M为正奇数，λ为波长，n为通光材料折射率系数。

工作时，可通过上下或左右平移相位片23，使得不同厚度的区域处于光路中，从而选择不同的导模。

所述相机单元4包括感光元器件、以及上位机42；所述感光元器件41与所述上位机42电相连；所述感光元器件41，用于将采导模场分布光信号并转换成电信号，传送给上位机42；所述上位机42，用于将所述电信号转换为导模场图像。所述相机单元4的感光元器件41为电耦合元件(CCD)。

光源1、光放大器12、光衰减器13依次相连，光源1为1550nm光源1；光衰减器13的输出端与导模选择单元2的单模光纤21输入端相连，单模光纤21的输出端位于第一凸透镜22的物方焦点处；所述少模光纤装配单元装配有被测少模光纤，所述少模光纤的输入端处于所述导模选择单元2第二凸透镜24的像方焦点处；所述少模光纤的输出端处于相机单元4的探测器感光元器件41前。

所述少模光纤的导模场分布由感光元器件41获取后，传输给上位机42，形成导模场分布图，能直观的展示所述少模光纤导模场分布；并可通过相位片23进行选择，方便的获取被测少模光纤不同导模场分布图，从而综合评价所述少模光纤的导模场分布特性。

实施例2

一种导模场分布图获取装置，为少模光纤导模场分布图获取装置，如图所示，依次布置光源1、光衰减器13、导模选择单元2、少模光纤装配单元、以及相机单元4。

所述导模选择单元2沿光路依次包括单模光纤21、第一凸透镜22、相位片23、以及第二凸透镜24，固定于支架25上，所述支架25沿光路方向布设导轨，各光学器件相对位置可在水平面内平移以调节，所述相位片23固定处还可伸缩调节，使得相位片23可上下平移。

其中相位片23为电控式液晶相位片23，按照如下方式制备：

利用液晶空间光调制器，通过控制每个单元的性质，调制输入光的相位。

其导模转换的原理是通过相位片23调制单模光纤21输出的基导模场的相位，使经过相位片23之后的导模场相位分布符合其他高阶导模的相位分布，即可将基导模转换成不同的导模。显然地，经过相位片23之后的导模场也可以为基模，即相位片23没有调制单模光纤21输出的基模光场的相位分布。导模场分布的表达式为：

l、m为整数且m≠0，

其中，导模场的空间分布规律为角向上亮斑数为2l，径向亮斑数为m，相邻的亮斑之间存在π的相位差。

工作时，可通过调节电压控制液晶相位片23处于光路中的每个单元的性质，改变相位分布，从而选择不同的导模。

所述相机单元4包括感光元器件、以及上位机42；所述感光元器件41与所述上位机42电相连；所述感光元器件41，用于将采导模场分布光信号并转换成电信号，传送给上位机42；所述上位机42，用于将所述电信号转换为导模场图像。所述相机单元4的感光元器件41为互补金属氧化物半导体元件(CMOS)。

光源1、光衰减器13依次相连，光源1为1550nm光源1；光衰减器13的输出端与导模选择单元2的单模光纤21输入端相连，单模光纤21的输出端位于第一凸透镜22的物方焦点处；所述少模光纤装配单元装配有被测少模光纤，所述少模光纤的输入端处于所述导模选择单元2第二凸透镜24的像方焦点处；所述少模光纤的输出端处于相机单元4的探测器感光元器件41前。

所述少模光纤的导模场分布由感光元器件41获取后，传输给上位机42，形成导模场分布图，能直观的展示所述少模光纤导模场分布；并可通过相位片23进行选择，方便的获取被测少模光纤不同导模场分布图，从而综合评价所述少模光纤的导模场分布特性。

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