[发明专利]一种利用可见光测量单模光纤模场分布的方法和装置

权利要求书

1.一种利用可见光测量单模光纤模场分布的方法，其特征是：

普通半导体激光器光源以平行于光纤纵轴入射这样一种方式射向光纤的无被覆输入端面，使输出的光强分布图像满足实验测量要求，然后根据可见光作光源时测得的光纤输出端的光强分布计算出光纤的纤芯折射率n₁、包层折射率n₂和纤芯半径a三个参数，再转换到光纤的工作波长下计算光纤的模场直径；所述普通半导体激光器功率大于10mw，输出波长在可见波段；

步骤如下：将基模的近场分布进行汉克尔变换，得到远场光强分布，其分布与光纤参数n₁、n₂、a、光源波长λ及光线偏离光纤轴线的夹角θ有关，

记其表达式为P(n₁，n₂，a；λ；θ)，

实验测量出光纤基模的远场分布图，用表达式P(n₁，n₂，a；λ；θ)对测量得到的数据点利用非线性最小二乘法进行拟合，求出n₁、n₂、a；

求出光纤的n₁、n₂、a三个参数后，转换到1310nm波长下计算光纤的模场半径；

V为归一化频率，由光纤结构参数决定：

V=2πλn12-n22a;]]>

式中n₁为纤芯折射率，n₂为包层折射率，a为纤芯半径；设注入光源波长λ为635nm的可见光，由上述公式计算出工作波长为1310nm的普通单模光纤在635nm波长下工作时V所满足的条件：

V＜4.9615；

在区间1.2＜V＜2.4内，用近似公式计算模场半径：

ωa≈0.65+1.619V-32+2.879V-6]]>

算出的ω即为光纤的模场半径。

2.根据权利要求1所述的一种利用可见光测量单模光纤模场分布的方法，其特征是：利用普通半导体激光器作为光源，通过带透镜的精密五维调整架和光纤夹把光耦合进光纤，利用CCD或其他成像系统进行数据采集，把得到的数据用电脑进行分析，得到图像的强度分布；对测量到的可见光下的光强分布图进行处理和计算，用非线性最小二乘法拟合计算出光纤参数，然后推算出单模光纤工作波长下的模场分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用可见光测量单模光纤模场分布的方法，其特征是计算过程包括以下步骤：

对CCD采集到的图像进行处理，提取拟合数据，

图像处理过程包括：

将RGB格式图像转化为灰度图；

去除背景；

确定图像中心；

抽样，得到拟合数据；

对抽样得到的数据进行非线性最小二乘拟合，求出最佳的n₁、n₂、a。

4.一种利用可见光测量单模光纤模场分布的装置，其特征是：光纤光源，光纤耦合单元、高阶模滤除单元、图像采集单元、图像处理单元，高阶模滤除单元为半径一定的圆柱体；图像采集单元为一数码相机或一用于图像采集的CCD，图像处理单元为电脑，装有软件和数据处理程序，

光纤耦合单元包括带透镜的精密五维调整架和光纤夹；

高阶模滤除单元为半径一定的圆柱体；半径范围为3mm-5mm，光纤在该圆柱体上绕一圈以上；

图像采集单元为数码照相机或CCD传感器和图像采集卡，数据传输至电脑。