[发明专利]光纤损耗测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤测量技术领域，尤其涉及一种光纤损耗测量系统。

背景技术

相比于传统单包层光纤，双包层光纤具有两个独立的包层结构，如附图1所示，其具备结构纤芯1，内包层2，外包层3（匹配涂覆层），保护涂覆层4，通过配置其纤芯1，内包层2，外包层3（匹配涂覆层）的折射率，可以使双包层光纤的纤芯与内包层同时独立的传导光波。其具体结构与原理可以参考2013年5月公开的专利CN202956500U。随着光纤技术不断得到发展，双包层光纤在各个领域得到了广泛和深入的应用。在应用与实验的过程中我们发现，由于双包层光纤不同于传统单包层光纤的结构特点，使得在损耗测量的过程中，适用于传统单包层光纤的损耗测量方法不再适用于双包层光纤或者多包层光纤。

由于传统单包层光纤的包层不能传导光波，其纤芯的损耗进入包层以后会很快的泄漏到空间中或者被包层吸收。因此单包层光纤的总损耗实质上是单包层光纤的纤芯损耗，其测量原理是通过技术方法（切断法，插入损耗法，背向散射法等）获得单包层光纤中传导光波总能量的衰减进而得到单包层光纤损耗测量结果。其具体测量方法可以参考《光纤光学-原理与应用》（廖延彪编著，清华大学出版社，2010年9月第一版，225-230页）。以单包层光纤的损耗特性及其测量原理为基础，不仅可以进行大量的单包层光纤损耗测量（熔接损耗，吸收损耗，弯曲损耗，色散损耗等）同时为光纤传感器提供了丰富的原理与素材。相比于单包层光纤，双包层光纤的损耗机理更为复杂：在双包层光纤中，由于纤芯与内包层可以同时独立的传导光波，纤芯的损耗可以通过耦合，泄漏，辐射等方式进入光纤内包层形成稳定的光场继续沿着光纤传播；内包层损耗的主要部分通过泄漏，辐射等方式进入外部空间或者被光纤材料吸收，同时在某些条件下也可以通过耦合的方式进入光纤纤芯传播。这使得双包层光纤的损耗概念包括纤芯损耗，包层损耗，总损耗（双包层光纤纤芯波导与包层波导传导光能量总和的衰减）三个损耗过程，并且纤芯损耗与包层损耗不再与总损耗之间存在明确的对应关系。应用传统单包层光纤的损耗测量方法例如上文中提到的背向散射法，切断法，插入损耗法以及衰减测量法等进行双包层光纤的损耗测量时，其测量的实际结果是双包层光纤的总损耗，而纤芯损耗与包层损耗作为双包层光纤应用中重要的参数在测量过程中被忽略。

一些专利与文献通过对单包层光纤测量方法进行改进可以实现在双包层光纤的测量过程中独立的提取纤芯损耗与包层损耗，但是准确度，精度与灵敏度仍然不理想。例如在NEMI（National Electronics Manufacturing Initiative）Fiber Optic Splice Improvement Project中，提到了通过探测光纤输出的远场分布曲线实现光纤的损耗探测测量的方法，NEMI通过这种方法进行光纤模式的识别进而判断不同类型光纤的熔接损耗特性。由于这种方法可以通过数值孔径分布与角谱分布还原双包层光纤中的纤芯光场与包层光场，因此我们在实验中通过对比损耗前后光纤输出远场分布曲线可以获得比传统测量方法更丰富的纤芯损耗与包层损耗信息，进而通过计算得到独立的光纤纤芯损耗与包层损耗。但这种方法本质上探测的是纤芯与包层的混合场并且没有对包层光场与纤芯光场进行物理分离，而我们根据光纤传输特性（数值孔径，模式等）进行的计算分离存在一定的误差，例如纤芯的光场的倏逝波本身就在包层内传播；纤芯损耗的一部分通过泄漏，耦合的方式转化为的包层光场仍然具有与纤芯光场十分接近的传播特性（数值孔径，分布特性），这些因素导致分离测量过程的准确性下降，进而导致损耗测量的精确度下降。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种光纤损耗测量系统，能够对被检测光纤的纤芯损耗和包层损耗进行测量，并提高其测量的精确度。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤损耗测量系统，包括：

激光信号发生器，用于产生激光，并将所述激光注入被检测光纤的纤芯；

光纤输出探测组件，用于将所述被检测光纤的纤芯光场和包层光场分离，并根据所述分离得到的纤芯光场和包层光场测量所述被检测光纤的纤芯损耗和包层损耗。

进一步地，根据所述分离得到的纤芯光场和包层光场测量所述被检测光纤的纤芯损耗和包层损耗包括：

分别对所述纤芯光场和所述包层光场进行测量，对所述测量的结果进行放大、补偿和分析，以得到所述被检测光纤的纤芯损耗和包层损耗。

进一步地，所述光纤输出探测组件包括成像组件、面阵光电探测器以及差动放大电路；