[发明专利]一种保偏光纤双折射主轴内部扭转角度的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种保偏光纤双折射主轴内部扭转角度的测量装置及方法，属于光纤特征参数测试技术领域。所述装置包括底座、肋板、两个水平导轨、滑板、金属片、重物和电磁铁；基准面模块，显微镜和计算机。肋板固定在底座上，将待测光纤一端固定在肋板顶端的水平导轨上，另一端挂在重物上，释放外部扭转应力，电磁铁通电将重物固定；两个水平导轨之间卡有滑板，滑板上等间距设有金属片，将释放完外部扭转应力的待测光纤粘在金属片上；将金属片两端的光纤截断，并放置在基准面上，用显微镜观察光纤端面并记录，计算光纤扭转角度。本发明可以更准确的测量光纤双折射主轴的内部扭转角度，装置简单且成本低，具有普适性，有利于工程化应用。

技术领域

本发明属于光纤特征参数测试技术领域，具体是一种保偏光纤双折射主轴内部扭转角度的测量装置及方法。

背景技术

光纤是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导的工具，广泛用于光纤传感及通信领域，其传输原理是光的全反射。目前常用的光纤种类有单模光纤和保偏光纤等。

保偏光纤是通过在光纤结构上引入强烈的不对称，使得在光纤中传输的线偏振光保持偏振态不发生变化，目前保偏光纤的主要类型有传统保偏光纤和新型微结构光纤；传统保偏光纤如熊猫型、领结型、椭圆芯子和椭圆包层等，新型微结构光纤如光子晶体光纤等。

保偏光纤拥有较好的保偏能力以及较为成熟的加工制造工艺，且对外界环境(如温度、磁场)变化产生的干扰有较好的抑制，因此，其在光纤器件及光纤传感领域有着非常广泛的应用。如保偏光纤耦合器和光纤陀螺等，这些器件的性能直接取决于保偏光纤的保偏能力，保偏能力越强，出射光的消光比(即两个双折射主轴的出射光的能量之比)越小，而光纤双折射主轴的扭转是劣化保偏光纤的保偏性能的重要因素，光纤双折射主轴的扭转会导致两个双折射主轴之间的能量耦合，从而导致出射光的消光比变大。即使光纤的外部扭转(如扭曲等)导致光纤双折射主轴的扭转可以通过技术手段去掉，但光纤在拉制过程中也会由于材料不均匀等因素而导致光纤双折射主轴的内部扭转。因此，测量光纤双折射主轴的内部扭转角度对于评估光纤保偏性能好坏，进而指导光纤拉制工艺具有非常重要的意义。

目前提出的测量光纤双折射主轴的内部扭转角度的方法，主要分为截断法和侧面成像法。在截断法中，首先光源发出的光经过一个起偏器，然后进入自由状态的待测保偏光纤，最后经由检偏器进入消光比测试仪，通过调节起偏器和检偏器的角度，使得消光比测试仪的值最小，待测光纤双折射主轴内部的扭转角度就是起偏器和检偏器的角度差。然后将光纤截去一小段，重复上面的步骤，得到此时光纤的双折射主轴内部的扭转角度，两次测量的扭转角度之差就是被截掉的那一小段光纤的双折射主轴的内部扭转角度，从而得到双折射主轴的内部扭转速度。

在侧面成像法中，一束光从自由状态放置的光纤的侧面射入光纤，然后在光纤的另一侧用探测器(CCD)观察经过光纤后的透射或散射图样。当光束射入光纤的方向与光纤双折射主轴方向所成的角度不同时候，透射或散射图样也会不同，以此来判断光纤双折射主轴的内部扭转。然后将光束沿光纤轴向移动，同时保证光束射入光纤的方向保持不变，根据透射或散射图样的变化就可以判断光纤沿轴向的双折射主轴的内部扭转角度。

但是以上方法均未完全去除光纤的外部扭转(如扭曲等)对光纤双折射主轴产生的扭转，虽然以上方法在测量过程中光纤是自由状态放置的，但是为了测量的需要，均需要夹具加持，夹具与被测光纤之间存在的摩擦力可能会引起光纤的外部扭转，从而引入测量误差。而且侧面成像法主要用于光子晶体光纤，普适性不好。

因此，需要提出一种能完全去除光纤的外部扭转的方法，以更准确的测量光纤双折射主轴的内部扭转角度，同时还需要具有普适性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种保偏光纤双折射主轴内部扭转角度的测量装置及方法。

所述的测量装置，包括光纤外部扭转应力释放装置以及显微镜观察装置。