[发明专利]一种光纤扭转角度的精确测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种光纤扭转角度的精确测量装置，其特征在于：包括垂直板（2）、N个光纤夹具（3）、N个切割刀（4）、重力锤（5）、可升降平台（6）、光学成像系统（7）、照明灯（10）、显微镜（11）、图像采集系统（12）和计算机（13），其中可升降平台（6）上固定垂直板（2），垂直板（2）从上至下依次等间距安装N个光纤夹具（3），N个切割刀（4）分别固定在N个光纤夹具（3）一端；测量前采用第一个光纤夹具（3）将待测光纤（1）固定在垂直板（2）顶部位置，待测光纤（1）的另一端固定重力锤（5），测量时取下重力锤（5），并通过其余N-1个光纤夹具（3）将待测光纤（1）固定在垂直板（2）上；光学成像系统（7）固定在可升降平台（6）上，显微镜（11）设置在可升降平台（6）上方，且显微镜（11）、图像采集系统(12)和计算机（13）依次连接，照明灯（10）放置在可升降平台（6）上，位于光学成像系统（7）的一侧，使得待测光纤（1）端面通过光学成像系统（7）可成像到可升降平台（6）上方的显微镜（11）下，图像采集系统（12）采集显微镜（11）下的成像结果，并输出给计算机（13），计算机（13）经模式识别，识别出光斑轴线，进而计算出扭转角度，其中N为正整数，且N≥2。

2.根据权利要求1所述的一种光纤扭转角度的精确测量装置，其特征在于：所述计算机（13）经模式识别，识别出光斑轴线，进而计算出扭转角度的具体方法为：

测量时待测光纤（1）通过N个光纤夹具（3）固定在垂直板（2）上，计算机识别出待测光纤（1）端面的两个重掺杂区域和纤芯区域的圆边界，根据三个圆边界找到各自的圆心位置，得到一条经过三个圆心的轴线，即基准轴线；之后解开重力锤（5），并由下至上依次解开各个光纤夹具（3），每解开一个光纤夹具（3）得到一条经过三个圆心的轴线，所述轴线之间的角度即扭转角度。

3.根据权利要求1所述的一种光纤扭转角度的精确测量装置，其特征在于：所述待测光纤（1）为保偏光纤，所述安装在垂直板（2）上的N个光纤夹具（3）间的距离可调。

4.根据权利要求1所述的一种光纤扭转角度的精确测量装置，其特征在于：所述光学成像系统（7）由两个等腰直角棱镜（8）和透镜组（9）组成，所述待测光纤（1）端面位于距所述透镜组（9）中心2f位置处，所述f为透镜焦距。

5.根据权利要求1所述的一种光纤扭转角度的精确测量装置的测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（一）、在可升降平台（6）上固定垂直板（2），并在垂直板（2）上从上至下依次等间距安装N个光纤夹具（3），且每个光纤夹具（3）一端安装一个切割刀（4），将待测光纤（1）的一端用第一个光纤夹具（3）固定在垂直板（2）的顶部位置，待测光纤（1）的另一端固定重力锤（5），使得待测光纤（1）自然下垂，静置10分钟以上，使待测光纤（1）解自旋；

步骤（二）、待测光纤（1）自旋解除后，采用其余N-1个光纤夹具（3）依次对待测光纤（1）进行固定，取下重力锤（5），在垂直板（2）的正下方设置光学成像系统（7），并将光学成像系统（7）固定在可升降平台（6）上；

步骤（三）、开启放置在可升降平台（6）上的照明灯（10），待测光纤（1）端面经光学成像系统（7）成像在可升降平台（6）上方的显微镜（11）下，图像采集系统（12）采集显微镜（11）下的成像结果，并输出给计算机（13），计算机（13）经模式识别，识别出此时的轴线，将所述轴线作为基准轴；

步骤（四）、在待测光纤（1）上固定第N个光纤夹具（3）的位置，采用安装在第N个光纤夹具（3）上的切割刀（4）将待测光纤（1）切断，并将第N个光纤夹具（3）及切割刀（4）取走，调整光学成像系统（7）的位置，重复步骤（三），识别出此时的轴线1，所述轴线1与基准轴的夹角即为扭转角度θ1；

步骤（五）、在待测光纤（1）上固定第N-1个光纤夹具（3）的位置，采用安装在第N-1个光纤夹具（3）上的切割刀（4）将待测光纤（1）切断，并将第N-1个光纤夹具（3）及切割刀（4）取走，调整光学成像系统（7）的位置，重复步骤（三），识别出此时的轴线2，所述轴线2与基准轴的夹角即为扭转角度θ2；依次类推，在垂直板（2）上由下至上依次取走光纤夹具（3）和切割刀（4），分别得到扭转角度θ3、θ4……θN-1。