[发明专利]基于四象限探测器测光纤焦比退化的装置

说明书

技术领域

本发明涉及基于四象限探测器测光纤焦比退化的装置。

背景技术

光纤是利用光的全反射原理制成的，它具有很好的光传输特性，因此在很多领域有着广泛的应用。天文中光纤主要的应用范围包括积分场光谱技术(Integral field spectroscopy)和多目标光谱技术(Multi-object spectroscopy)。光纤的透过率及光纤焦比退化是光学性能中两个主要的研究方向。科学家对光纤焦比退化的研究已经超过30年，自从第一个多光纤系统应用在天文中，科学家就开始进行研究，但一直以来都没有统一的结果，即使所用光纤是同一公司生产的同一产品，这与科学家所用的测量方法以及测量环境等都有关系。光纤焦比退化与数值孔径、入射焦比、波长、光纤长度、弯曲、应力、使用环境、入射角度等有关系。焦比是焦距与光斑直径的比值，理想状态下入射焦比等于出射焦比，但由于光的弥散作用，使出射光斑的直径增大，所以出射焦比会减小，这种现象称为焦比退化(FRD)。

然而，现有技术中的测光纤焦比退化的装置往往需要直接去测量并用肉眼读出光斑大小，操作麻烦。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的基于四象限探测器测光纤焦比退化的装置。

技术方案：本发明所述的基于四象限探测器测光纤焦比退化的装置，包括激光器、扩束镜、第一会聚透镜、光阑、第二会聚透镜、光纤、四象限探测器和电控偏转镜；激光器发出的光经过扩束镜进行扩束，之后打在第一会聚透镜上，第一会聚透镜将光束准直，准直光束经过光阑打在第二会聚透镜上，然后进入光纤，经过光纤传播，出射光束照射到四象限探测器上，用电控偏转镜扫描四象限探测器的靶面，获得四象限探测器的位置灵敏度，从而计算出射光斑实际尺寸。

进一步，所述激光器为氦氖激光器，波长为632.8nm。

进一步，所述扩束镜的放大倍率为5倍。

进一步，所述第一会聚透镜的焦距为15cm。

进一步，所述第二会聚透镜的焦距为8cm。

进一步，所述光阑的孔径可调范围为1.5mm-26mm。

进一步，所述光纤的长度为4m。

进一步，所述四象限探测器的采样频率为2.5kHz，采样量程为±1V。

有益效果：本发明公开了一种基于四象限探测器测光纤焦比退化的装置，与传统测光纤焦比退化的装置相比，一是不需要直接去测量并用肉眼读出光斑大小，更简单方便；二是四象限探测器得出的光斑尺寸比传统肉眼读的精度高，测得的焦比退化更准确。本发明结合几何光学的原理，将光束最大限度耦合进光纤，提高了耦合效率，并且用电控偏转镜对打在四象限探测器上的光斑进行扫描，得出四象限探测器的位置灵敏度，求出光斑尺寸。本发明具有操作方便、成本低的特点，因此有着广泛的应用前景和应用价值。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中不同光斑半径时S_x(x)随x的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的介绍。

本具体实施方式公开了一种基于四象限探测器测光纤焦比退化的装置，如图1所示，包括激光器1、扩束镜2、第一会聚透镜3、光阑4、第二会聚透镜5、光纤6、四象限探测器7和电控偏转镜8；激光器1发出的光经过扩束镜2进行扩束，之后打在第一会聚透镜3上，第一会聚透镜3将光束准直，准直光束经过光阑4打在第二会聚透镜5上，然后进入光纤6，经过光纤6传播，出射光束照射到四象限探测器7上，调节光纤6与四象限探测器7之间的距离分别为1.0cm、1.5cm、2.0cm、2.5cm和3.0cm，观察并记录光斑中心的偏移量及光强的变化，同时用电控偏转镜8扫描四象限探测器7的靶面，获得四象限探测器的位置灵敏度，间接计算获得出射光斑实际尺寸D′₁，D′₂，D′₃，D′₄，D′₅。对这5次测量的结果进行数据处理，求相对应的出射焦比，对5次出射焦比取平均值，即可获得这根光纤的焦比退化程度。