[发明专利]一种光子晶体光纤定轴装置及定轴方法

说明书

本发明公开了一种光子晶体光纤定轴装置，其中，光纤置于光纤支撑台上并通过夹持卡夹夹持，码盘和旋转器分别安装于光纤支撑台旁，光纤支撑台、码盘和旋转器均安装于移动平台上，光纤的待测端靠近测量光路的一端，测量光路的另一端置于相机的摄像位置，照明光源的出射光对准光纤的待测端，相机的信号输出端和码盘的信号输出端上位机的信号输入端连接。本发明公开了一种光子晶体光纤定轴装置采用的定轴方法，根据测量光路和码盘的实时信息采集，通过移动平台和旋转器对光纤进行定轴。本发明通过实时监测光纤的轴向位置和旋转角度，协助光纤选择和固定敏感轴方向，可以快速有效地找到需要的光纤轴向并将光纤固定。

技术领域

本发明涉及一种光子晶体光纤传感单元制备中应用的光子晶体光纤定位装置，尤其涉及一种光子晶体光纤定轴装置及定轴方法。

背景技术

光子晶体光纤即PCF，又称微结构光纤或蜂窝光纤，是在光子晶体研究的基础上发展起来的新型光导纤维材料。光子晶体光纤的结构和传统光纤完全不同，其包层中分布着沿径向周期性排列、沿光纤轴向伸展的微孔。按导光机理通常分为两类：一类是折射率传导型光子晶体光纤，芯区折射率高，可用全内反射机制来解释光的传导；另一类是光子带隙光纤，其包层横截面的折射率具有规则的周期分布，芯区折射率低，出现的光子带隙效应把频率位于带隙内的光约束在纤芯中。

相比普通光纤，PCF具有许多奇异的特性，当受到压力、温度、应力、应变等外界因素影响时其光学特性发生改变，因此可以做为新型传感器的传感单元。PCF的种类很多，当将其横截面上的圆对称性破坏，会产生双折射效率，使得其具有明显的双轴向性。

典型的是保偏光子晶体光纤即PM-PCF，其内部是双孔的不对称微观结构，折射率在X、Y轴两方向的折射率差异形成了快慢轴导致双轴向效应，即PM-PCF具有敏感轴。当采用保偏光子晶体光纤作为压力敏感单元时，由于内部多孔结构使得沿两个正交方向的空气孔的大小和排列不同，改变了折射率分布的对称性，当光纤受到垂直于光纤敏感轴向的压力横向时，光纤双折射率产生明显变化，使得其接入后端的光谱检测系统后，即可以获得外界实时压力值，此压力值准确性和传感器安装时是否沿敏感轴方向安装密切相关。当安装轴向出现偏差，施加的压力偏离光纤敏感轴向，必然导致测量压力值小于真实值，所以，在制备光纤压力传感单元时必须严格区分光纤敏感方向，才能将光纤沿敏感轴方向准确地安装于被测物体上，否则将获得错误的测量结果。

保偏光子晶体光纤作为压力传感单元是一种新型传感结构，其敏感轴的定向和定位直接影响测量准确性，对传感器的使用效果具有重要影响。由于光纤本身尺寸结构极小，普通的光子晶体光纤含涂覆层直径仅250μm，去掉涂敷层后包层直径125μm，有些特种保偏光子晶体光纤包层直径甚至只有80μm，这种细如头发丝的材料增加了其作为传感单元的定轴和定位难度。

目前市面上尚缺乏能够对光子晶体光纤进行精确定位的专用装置或设备，所以，在光子晶体光纤传感单元制备过程中存在定位困难，导致光子晶体光纤传感单元的精度不足，质量下降。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够确保传感器能正确安装和精确定位的光子晶体光纤定轴装置及定轴方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：