[发明专利]多芯光纤有效折射率差的测量方法及其光谱数据获取装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信中多芯光纤折射率测量技术领域，特别涉及一种多芯光纤有效折射率差的测量方法及其光谱数据获取装置。

背景技术

折射率是表征光纤性能最基本的物理量之一，因为它直接影响着光纤的众多参数，如：模式分布，色散和带宽等。

现有技术中，折射近场法和近场扫描法是目前最成熟、应用最广泛的测量光纤折射率分布的方法，例如EXFO公司的OWA9500折射率测量仪采用的是近场折射法，该公司的另一款更为先进的综合测试仪NR-9200(HR)也是利用近场折射法测量光纤折射率。Nanonics Imaging公司的Optometronic2000^TM、Optometronic4000系列则是采用的近场扫描技术。

但是由于折射近场法需要用探测器接收所有逸出光纤纤芯的光功率，而多芯光纤在一个包层内具有多个纤芯，根本无法精确地区分和度量每个纤芯逸出的光功率，显然该方法对多芯光纤不适用。同样，对于近场扫描法，由于多芯光纤具有不同于普通光纤的特殊结构（多芯光纤是一种单个包层内具有多个单模或多模纤芯的光纤，它并不是普通光纤束的简单捆绑），那就对注入每个芯的光功率均匀性、稳定性有很高要求，另外光波在多芯光纤中传输时会产生串扰现象，也会对测试结果的精度有影响。特别值得指出的一点就是折射近场法和近场扫描法相对来说都需要非常精密的光学仪器如透镜等，和高精度的探测器，尽管这两种方法已经很成熟，但是目前商业的光纤折射率测量产品，例如Nanonics Imaging公司的Optometronic2000约是170万人民币，而Optometronic4000约是250万人民币。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够针对多芯光纤实现有效折射率差测量的测量方法及其光谱数据获取装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多芯光纤有效折射率差的测量方法，包括：获取经多芯光纤传输的光束产生的干涉图样所对应的光谱数据；对所述光谱数据进行傅里叶变换，获得空间频率谱一；对所述空间频率谱一进行滤波处理，获得空间频率谱二；对所述空间频率谱二进行傅里叶逆变换，获得正余弦函数波形；测量所述正余弦函数波形的自由光谱范围；同时，

根据公式:

计算所述多芯光纤有效折射率差；

其中，λ_FSR是所测得的自由光谱范围，单位是nm；λ是对应于λ_FSR，即测量时所选取的相邻两个波谷的中心波长，单位是nm；L是所述多芯光纤的长度，单位是m。

进一步地，所述获取光谱数据具体包括：宽带光源发射光束进入第一单模光纤；在所述第一单模光纤与多芯光纤一端偏心熔接区处，经过所述第一单模光纤的光束耦合至所述多芯光纤；在所述多芯光纤另一端与第二单模光纤偏心熔接区处，经过所述多芯光纤的光束耦合至所述第二单模光纤；通过光学分析仪器观察并记录经过所述第二单模光纤的光束干涉图样及光谱数据。

进一步地，通过Matlab或Origin数值分析软件对所述光谱数据进行快速傅里叶变换，获得空间频率谱一。

进一步地，通过对所述空间频率谱一进行高斯函数滤波处理，获得空间频率谱二。

进一步地，本发明还提供了一种用于获取所述测量方法中光谱数据的装置，其特征在于，包括：第一单模光纤、第二单模光纤、多芯光纤、宽带光源及光学分析仪器；所述第一单模光纤与所述宽带光源连接；所述多芯光纤一端与所述第一单模光纤偏心熔接，另一端与所述第二单模光纤偏心连接；所述第二单模光纤与所述光学分析仪器连接。

进一步地，所述第一单模光纤与所述第二单模光纤处于同一水平线上。

进一步地，所述多芯光纤是七芯全固态光纤，其外围六个纤芯以中间一个纤芯为中心点呈圆形对称分布；所述外围六个纤芯折射率相同。

进一步地，所述多芯光纤与所述单模光纤之间通过光纤熔接机偏心熔接，并通过多次放电使得熔接处出现坍塌结构。

进一步地，所述单模光纤纤芯与所述多芯光纤中任意两个纤芯的中心点对准。

进一步地，所述光学分析设备是光谱仪；所述多芯光纤长度为2-5m，外径为125um，其包层内每个纤芯的直径为9um。