[发明专利]一种光纤状态检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤检测技术领域，具体涉及一种光纤状态检测方法及系统。

背景技术

相比于传统单包层光纤，多包层光纤的纤芯与内包层可以同时独立的传导光波。随着光纤技术不断得到发展，多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，多包层光纤具有与传统单包层光纤不同的损耗特性，使得在多包层光纤损耗测量的过程中，传统的主要测量方法不再适用于多包层光纤。

传统单包层光纤的损耗测量结果完全相当于单包层光纤的纤芯损耗，其测量原理是通过技术方法(《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)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。但是在多包层光纤中，光纤损耗的概念包括独立的纤芯损耗，包层损耗，总损耗三个损耗过程，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。双包层光纤的损耗特性还关联于双包层光纤的工作状态。例如，当光纤熔接过程或者光纤激光系统的双包层光纤中纤芯损耗大量进入包层，通常意味着光纤的熔接质量，温度状态，应力状态出现了一定程度的异常。

在现有的光纤检测技术中，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达到检测光纤状态的目的，但是准确度，精度与灵敏度仍然不理想。还有一种光纤损耗的测量方法，在测量过程中针对双包层光纤的损耗测量添加了包层功率剥离器，通过对光纤进行包层功率剥离可以清除双包层光纤中的包层光从而进行针对纤芯能量(功率)的独立探测，其损耗的测量值可以在一定程度上真实反映双包层光纤的纤芯损耗。这种方法存在的问题主要在于探测的精度与灵敏度，同时会对光纤造成损伤：由于这种方法通过包层功率剥离器件清除了双包层光纤中的包层光，因此在损耗探测过程中无法提取纤芯光场与包层光场的差动信号增大纤芯损耗测量的灵敏度，同时由于能量(功率)探测器件与注入信号源本身存在不稳定漂动，包层光场信号中包含着相对与纤芯光场信号不稳定性的补偿信号，这种方法导致差动信号与补偿信号同时被清除，降低了测量与检测的准确性。更重要的是，这种探测方法需要多次探测，并且会对光纤造成一定的损伤，无法实现实时的检测。

在双包层光纤中纤芯损耗与包层损耗可以明确的表征纤芯波导与包层波导之间的能量流动方向。因此同时检测纤芯光场与包层光场在一些光纤传感技术中得到了应用。这种探测方式通过对双包层光纤包层进行泄漏处理，并且通过探测捕捉泄露出来的能量(暗场探测)作为传感依据。但是其暗场探测器的探测结果是光纤包层场的变化趋势，与真实的包层光场变化曲线有较大的差距。无法建立暗场探测器的探测结果与实际包层光场直接，准确的关联。其次，这种双包层光纤的传感方案仍然会对光纤本身造成损伤。

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：提出了一种光纤状态检测方法，能够对光纤的状态进行实时检测与控制，为光纤的质量检测和状态反馈提供了极大的便利。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤状态检测方法，该方法包括：

S1、对光纤标准的输出光场图像进行计算，得到标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；

S2、通过对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，得到待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；

S3、将待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，得到待测光纤输出光场的状态变化。

优选的，步骤S2具体包括：

S20、对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，判断待测光纤输出光斑的中心；

S21、计算待测光纤输出光场在每一个环状数值孔径区域内的功率比例，得到待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图。

本发明还提供了一种光纤熔接状态检测与控制方法，该方法包括：

A1、将待输入熔接光纤与待输出熔接光纤进行熔接；

A2、检测熔接后的光纤纤芯损耗和包层损耗，得到光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；

A3、将光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，获取光纤熔接过程中的状态；

A4、根据熔接过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势与损耗参数，实时反馈并控制熔接过程参数。

本发明还提供了一种光纤激光检测与控制方法，该方法包括：