[发明专利]用于确定圆柱形光学对象的折射率分布图的方法

说明书

描述了用于确定圆柱形光学对象的折射率分布图的方法。测量偏转角度分布Ψ(y)，并且在模型的基础上从该偏转角度分布Ψ(y)重构所述折射率分布图，所述模型包括：（a）获得所准备的偏转角度分布Ψ'(y)，（b）将所准备的偏转角度分布Ψ'(y)变换为所准备的折射率分布图n'(r)，（c）评估所准备的折射率分布图n'(r)，（d）在假想折射率分布图n*(r)的基础上生成模拟的偏转角度分布Ψ’’(y)，并且将所述偏转角度分布变换为模拟的折射率分布图n‘‘(r)，（e）获得经拟合的、模拟的折射率分布图n*(r)_fit，（f）作为具有经适配的参数的假想折射率分布图而获得所述折射率分布图。

技术领域

本发明涉及一种用于确定圆柱形光学对象的径向折射率分布图（profile）的方法，所述圆柱形光学对象特别是用于光纤的预成型体，该圆柱形光学对象包括圆柱体纵轴，具有层半径r_k且具有层折射率n_k的至少一个层k围绕该圆柱体纵轴径向对称地延伸，其中测量偏转角度分布Ψ(y)并且在模型的基础上从该偏转角度分布重构所述折射率分布图。

这样的圆柱形光学对象例如是纤维预成型体、光纤、光导或者圆柱体透镜。这样的对象的重要性质之一是其折射率及该折射率的空间分布，特别是径向折射率分布，其在下面还将称为“折射率分布图”。例如，纤维预成型体的折射率分布图定义了从该纤维预成型体拉制的光纤的波导特性。在该情况下相关的光学对象具有均匀或阶跃式折射率分布图。这些特别是具有阶跃折射率分布图的光学预成型体，在该情况下，具有较高折射率的内核被具有较低折射率的至少一个包覆层包围。

然而，折射率分布不能被直接测量；因此，通常将它间接地确定为透射通过光学元件的体积区的光射束的偏转或干涉，步进式透射在下面还称为“扫描”。真正原因，即，该光学元件中的空间折射率分布，可以基于射束进入点处的射束方向（进入射束）而从离开光射束（离开射束）的偏转或干扰来予以导出。在所述光射束在横向于圆柱体纵轴的方向上（在y方向上）的扫描期间所测量的偏转角度的集群在此也称为“偏转角度分布”Ψ(y)。为了更好地观看和说明，在图3中示意性示出了该几何关系。偏转角度Ψ被定义为离开射束33与进入射束32之间的角度，并且y被定义为圆柱体纵轴L和进入射束32的进入点E之间的距离。对于具有折射率的阶跃折射率分布的径向对称对象，可以参照以下公式（1）在数学上描述它：

其中：

m是对象的层的数目

n₀是周围介质的折射率

n_k是第k层的折射率

r_k是第k层的半径

用于根据等式（1）而基于测量数据从“偏转角度分布”Ψ(y)计算折射率分布图的已知数学方法是基于所谓的“Abel变换”。

其中：

r是从对象的圆柱体纵轴到射束路径的最短距离，也就是：

R是折射率分布的参考点，也就是参考折射率的径向位置（对象外部的大气或指数液体），并且

由δΦ/δt代替。

背景技术

US 4,227,806 A描述了一种用于以非破坏性方式确定光纤预成型体的参数的方法。借助于激光射束横向地进入到内核-包覆结构中来扫描该预成型体，并且测量离开射束的偏转角度并随后将该偏转角度与折射率分布已知的该预成型体的理论或经验偏转角度分布进行比较。在测量期间，将该预成型体定位在包含浸液的浴池中以防止偏转角度变得过大。