一種四分之一波片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四分之一波片的制作方法，包括：S1、搭建線偏振光輸出裝置后，輸出線偏振光，將該線偏振光作為制作波片時的參考信號；S2、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端進行45°熔接；S3、將波片保偏光纖截留四分之一拍長或四分之三拍長；S4、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端進行熔接；S5、測試傳感光纖的輸出端的光信號，進而判定四分之一波片是否合格；S6、對保偏光纖尾纖進行切割。本發(fā)明的一種四分之一波片的制作方法，制備過程簡單，操作簡易，精度高，成品率高，而且制作成本低，可廣泛應用于四分之一波片的制作中。
【專利說明】一種四分之一波片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感領域，特別是涉及一種四分之一波片的制作方法。
【背景技術】
[0002]目前電力系統(tǒng)使用的電磁式互感器存在體積大、重量重、有鐵磁飽和鐵磁諧振等缺點，無法維持較高的測量精度，因此，光纖電流互感器的出現(xiàn)以及應用給電力系統(tǒng)帶來了革命性影響。圖1所示為目前常見的全光纖電流互感器的結構示意圖，這種全光纖電流互感器的技術方案和原理主要借鑒于成熟的反射式光纖陀螺技術，最主要區(qū)別在于全光纖電流互感器多了一個四分之一波片，該四分之一波片在全光纖電路互感器的光路中起到了極為關鍵的作用。四分之一波片屬于偏振弱化器件，即把線偏振光轉化為圓偏振光，以便于通過利用法拉第磁光效應，使得兩束圓偏振光產生一定的相位差，然后通過檢測該相位差間接測量產生磁場的待測電流的值。
[0003]從圖1全光纖電流互感器的結構示意圖可看出，SLED光源為寬譜光源，其發(fā)出的光經過起偏器后輸出線偏振光。該線偏振光45°耦合進相位調制器的保偏光纖后形成兩束分別沿著保偏光纖尾纖的快軸和慢軸傳輸?shù)恼黄窆狻Ｓ上辔徽{制器調制后形成的這兩束正交偏振光，經延遲線I后均產生一個附加相位差，然后經四分之一波片2分別被轉化為左旋和右旋圓偏振光，然后進入傳感光纖環(huán)3。傳感光纖環(huán)3中間的通電的導體4在傳感光纖環(huán)3的周圍產生磁場,在該磁場產生的法拉第磁光效應下,這兩束圓偏振光以不同的速度傳輸，然后這兩束圓偏振光傳輸?shù)椒瓷溏R5處經反射鏡5反射且反射后這兩束圓偏振光發(fā)生偏振模式互換。經反射鏡5反射后的圓偏振光再次經過傳感光纖環(huán)3而再產生一次法拉第磁光效應，由于其非互易特性，使得這兩束圓偏振光相位差加倍。這兩束圓偏振光再次經過四分之一波片2后，重新恢復為線偏振光，并在起偏器處發(fā)生干涉。最后攜帶相位差信息的光由耦合器耦合進電路模塊中的光電探測器中。
[0004]四分之一波片在整個光路中起到極其關鍵的作用，基本上，其性能決定了全光纖電流互感器光信號的傳感測量精度。現(xiàn)有四分之一波片種類繁多，結構也多樣，但能很好兼容到全光纖電流互感器光路系統(tǒng)中的合適波片卻很少，如晶體式四分之一波片由于存在分立式結構，導致光信號耦合不理想而使得光信號處理不穩(wěn)定等問題，同時也不利于工程上的使用；通過加熱扭轉光纖達到四分之一波片效果的技術方案，則需要比較復雜的設備，操作技術要求也比較高，同時由于扭轉光纖在長期使用后會產生應力釋放，最終導致該四分之一波片逐漸失效。
[0005]由光纖熔接而成的四分之一波片結構簡單、緊湊，具有更寬的帶寬，穩(wěn)定性好。但是目前，將光纖熔接制作成四分之一波片的方法還不成熟，熔接和切割過程難以控制，而且精度較低，造成誤差的線性積累，增大了四分之一波片的誤差。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決上述的技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備過程簡單、操作簡易且精度高的四分之一波片的制作方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種四分之一波片的制作方法，包括:
51、搭建線偏振光輸出裝置后，輸出線偏振光，將該線偏振光作為制作波片時的參考信
號;
52、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端進行45°熔接；
53、將波片保偏光纖截留四分之一拍長或四分之三拍長；
54、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端進行熔接；
55、測試傳感光纖的輸出端的光信號，進而判定四分之一波片是否合格；
56、對保偏光纖尾纖進行切割。
[0008]進一步，所述步驟SI中所述線偏振光輸出裝置包括依次熔接的SLED光源、消偏器以及起偏器，所述起偏器帶有用于輸出線偏振光的保偏光纖尾纖，所述線偏振光的消光比不小于30dB。
[0009]進一步,所述步驟S2,包括:
S 21、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，采用半自動熔接方式，將保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端對準；
522、將波片保偏光纖的輸出端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量波片保偏光纖輸出的光信號；
523、調節(jié)熔接機馬達使得波片保偏光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值接近OdB且偏振度接近100%時，進行放電熔接。
[0010]進一步,所述步驟S3,包括:
531、搭建光纖切割平臺，然后將熔接好的波片保偏光纖放入光纖切割平臺的光纖夾具
中；
532、在顯微鏡底下查找到保偏光纖尾纖與波片保偏光纖之間的熔接口后，通過調節(jié)三維調節(jié)架使波片保偏光纖進行移動，使得熔接口對準切割刀的刀口 ；
533、旋轉三維調節(jié)架的橫向調節(jié)軸，使波片保偏光纖移動進而令切割刀的刀口位于波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長附近；
534、旋轉三維調節(jié)架的千分尺調節(jié)軸，使切割刀的刀口精確地對準波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長處，然后進行切割。
[0011]進一步,所述步驟S4,包括:
541、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端對準；
542、將傳感光纖的輸出端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量傳感光纖輸出的光信號；
543、調節(jié)熔接機馬達使得傳感光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值小于2dB且偏振度大于95%時，進行放電熔接。
[0012]進一步，所述步驟S5，其具體為:
測試傳感光纖的輸出端的光信號，若該光信號的消光比小于2dB,偏振度大于95%,則判定制作得到的四分之一波片是合格的，否則重新制作。[0013]進一步，所述波片保偏光纖為橢圓芯保偏光纖。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種四分之一波片的制作方法，首先產生一個線偏振光作為參考信號，然后結合消光比分析儀的實時測試數(shù)據(jù)對波片保偏光纖進行熔接，然后，截留波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長，之后再熔接上傳感光纖從而制成四分之一波片。本方法制備過程簡單，操作簡易，精度高，成品率高，而且制作成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]圖1是目前技術的全光纖電流互感器的示意圖；
圖2是本發(fā)明的一具體實施例中使用的線偏振光輸出裝置的示意圖；
圖3是本發(fā)明的一具體實施例的步驟S2中進行熔接的示意圖；
圖4是本發(fā)明的一具體實施例中的光纖切割平臺的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明提供了一種四分之一波片的制作方法，包括:
51、搭建線偏振光輸出裝置后，輸出線偏振光，將該線偏振光作為制作波片時的參考信
號;
52、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端進行45°熔接；
53、將波片保偏光纖截留四分之一拍長或四分之三拍長；
54、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端進行熔接；
55、測試傳感光纖的輸出端的光信號，進而判定四分之一波片是否合格；
56、對保偏光纖尾纖進行切割。
[0018]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟SI中所述線偏振光輸出裝置包括依次熔接的SLED光源、消偏器以及起偏器，所述起偏器帶有用于輸出線偏振光的保偏光纖尾纖，所述線偏振光的消光比不小于30dB。
[0019]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟S2，包括:
S 21、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，采用半自動熔接方式，將保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端對準；
522、將波片保偏光纖的輸出端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量波片保偏光纖輸出的光信號；
523、調節(jié)熔接機馬達使得波片保偏光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值接近OdB且偏振度接近100%時，進行放電熔接。
[0020]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟S3，包括:
531、搭建光纖切割平臺，然后將熔接好的波片保偏光纖放入光纖切割平臺的光纖夾具
中；
532、在顯微鏡底下查找到保偏光纖尾纖與波片保偏光纖之間的熔接口后，通過調節(jié)三維調節(jié)架使波片保偏光纖進行移動，使得熔接口對準切割刀的刀口 ；
533、旋轉三維調節(jié)架的橫向調節(jié)軸，使波片保偏光纖移動進而令切割刀的刀口位于波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長附近； S34、旋轉三維調節(jié)架的千分尺調節(jié)軸，使切割刀的刀口精確地對準波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長處，然后進行切割。
[0021]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟S4，包括:
541、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端對準；
542、將傳感光纖的輸出端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量傳感光纖輸出的光信號；
543、調節(jié)熔接機馬達使得傳感光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值小于2dB且偏振度大于95%時，進行放電熔接。
[0022]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟S5，其具體為:
測試傳感光纖的輸出端的光信號，若該光信號的消光比小于2dB,偏振度大于95%,則判定制作得到的四分之一波片是合格的，否則重新制作。
[0023]進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述波片保偏光纖為橢圓芯保偏光纖。
[0024]本發(fā)明的一具體實施例如下:
一種四分之一波片的制作方法，包括:
S1、搭建線偏振光輸出裝置后，輸出線偏振光，將該線偏振光作為制作波片時的參考信號；參照圖2，線偏振光輸出裝置包括依次熔接的SLED光源、消偏器以及起偏器，起偏器帶有用于輸出線偏振光的保偏光纖尾纖，線偏振光的消光比不小于30dB，且偏振度盡量接近
100% ο
[0025]S2、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端進行45°熔接:
S 21、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，采用半自動熔接方式，將保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端對準，這樣兩段光纖可以達到光信號耦合；
522、將波片保偏光纖的輸出端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量波片保偏光纖輸出的光信號；
523、調節(jié)熔接機馬達使得波片保偏光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值接近OdB且偏振度接近100%時，進行放電熔接，此時保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的偏振軸彼此偏離角度接近45°，即實現(xiàn)45°熔接；在熔接過程中通過旋轉熔接機馬達，配合消光比分析儀的實際測量值，可使得熔接角度誤差控制在0.2°以內，這樣，不需要很先進的熔接機就可以實現(xiàn)精確的45°熔接。實際上，通過這種方式進行熔接，可以實現(xiàn)任意類型的保偏光纖精確角度熔接，降低了誤差，提高了熔接效率。
[0026]熔接后，將保偏光纖尾纖的輸出端接入到消光比分析儀中，測試保偏光纖尾纖的輸出端的光信號，若該光信號的消光比小于0.2dB，偏振度接近100%，則判定此次熔接是合格的。
[0027]本步驟熔接時的示意圖如圖3所示，圖3中，省略了熔接機的光纖夾具。另外，進行放電熔接時是通過圖3中的熔接機電極放電的。
[0028]S3、將波片保偏光纖截留四分之一拍長或四分之三拍長:
S31、搭建光纖切割平臺，然后將熔接好的波片保偏光纖放入光纖切割平臺的光纖夾具中；參照圖4所示，光纖切割平臺包括光學平臺、顯微鏡、光纖輪式切割刀及三維調節(jié)架，切割刀和三維調節(jié)架固定在光學平臺上，三維調節(jié)架上設有千分尺調節(jié)軸及光纖夾具，圖4中省略了光學平臺；需注意，光纖必須嚴格清洗干凈后再放入切割平臺的光纖夾具中；
532、在顯微鏡底下查找到保偏光纖尾纖與波片保偏光纖之間的熔接口后，通過調節(jié)三維調節(jié)架使波片保偏光纖進行移動，使得熔接口對準切割刀的刀口 ；
533、旋轉三維調節(jié)架的橫向調節(jié)軸，使波片保偏光纖移動進而令切割刀的刀口位于波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長附近；
534、旋轉三維調節(jié)架的千分尺調節(jié)軸，使切割刀的刀口精確地對準波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長處，然后進行切割。本步驟最高可實現(xiàn)的光纖切割精度可達到2 μ m,實現(xiàn)微米量級的切割水平，更好地提高了四分之一波片的制作精度，減少了波片的切割誤差，保證了波片制作的一致性，同時也大大提高了波片的制備成品率。
[0029]S4、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端進行熔接:
541、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端對準；
542、將傳感光纖的輸出端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量傳感光纖輸出的光信號；
543、調節(jié)熔接機馬達使得傳感光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值小于2dB且偏振度大于95%時，進行放電熔接。
[0030]S5、測試傳感光纖的輸出端的光信號,進而判定四分之一波片是否合格:測試傳感光纖的輸出端的光信號，若該光信號的消光比小于2dB,偏振度大于95%,則判定制作得到的四分之一波片是合格的，否則重新制作。
[0031]S6、對保偏光纖尾纖進行切割，截留保偏光纖尾纖的一部分作為四分之一波片的輸入端，因此得到的四分之一波片是由保偏光纖尾纖、波片保偏光纖及傳感光纖這三段光纖熔接而成的。
[0032]本實施例中的波片保偏光纖為橢圓芯保偏光纖。本實施例放棄采用常用的熊貓型保偏光纖，主要是因為橢圓芯保偏光纖屬于幾何結構致高雙折射型的，而熊貓型保偏光纖則為應力致高雙折射型，從結構機理上可知，前者比后者的熱光效應要一個數(shù)量級以上，所以采用橢圓芯保偏光纖作為波片，則能夠很好的減少溫度對波片正常工作的影響，同時也可避免震動和應力等對該波片正常工作的影響。
[0033]以上是對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【權利要求】
1.一種四分之一波片的制作方法，其特征在于，包括: 51、搭建線偏振光輸出裝置后，輸出線偏振光，將該線偏振光作為制作波片時的參考信號; 52、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端進行45°熔接； 53、將波片保偏光纖截留四分之一拍長或四分之三拍長； 54、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端進行熔接； 55、測試傳感光纖的輸出端的光信號，進而判定四分之一波片是否合格； 56、對保偏光纖尾纖進行切割。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種四分之一波片的制作方法，其特征在于，所述步驟SI中所述線偏振光輸出裝置包括依次熔接的SLED光源、消偏器以及起偏器，所述起偏器帶有用于輸出線偏振光的保偏光纖尾纖，所述線偏振光的消光比不小于30dB。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種四分之一波片的制作方法，其特征在于，所述步驟S2，包括: S 21、將輸出線偏振光的保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，采用半自動熔接方式，將保偏光纖尾纖與波片保偏光纖的輸入端對準； 522、將波片保偏光纖的輸出`端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量波片保偏光纖輸出的光信號； 523、調節(jié)熔接機馬達使得波片保偏光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值接近OdB且偏振度接近100%時，進行放電熔接。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種四分之一波片的制作方法，其特征在于，所述步驟S3，包括: 531、搭建光纖切割平臺，然后將熔接好的波片保偏光纖放入光纖切割平臺的光纖夾具中； 532、在顯微鏡底下查找到保偏光纖尾纖與波片保偏光纖之間的熔接口后，通過調節(jié)三維調節(jié)架使波片保偏光纖進行移動，使得熔接口對準切割刀的刀口 ； 533、旋轉三維調節(jié)架的橫向調節(jié)軸，使波片保偏光纖移動進而令切割刀的刀口位于波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長附近； 534、旋轉三維調節(jié)架的千分尺調節(jié)軸，使切割刀的刀口精確地對準波片保偏光纖的四分之一拍長或四分之三拍長處，然后進行切割。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種四分之一波片的制作方法，其特征在于，所述步驟S4，包括: 541、將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端放入熔接機的光纖夾具中，將波片保偏光纖的輸出端與傳感光纖的輸入端對準； 542、將傳感光纖的輸出端接入消光比分析儀中，通過消光比分析儀實時測量傳感光纖輸出的光信號； 543、調節(jié)熔接機馬達使得傳感光纖進行旋轉，同時觀測消光比分析儀測得的光信號，當光信號的消光比的值小于2dB且偏振度大于95%時，進行放電熔接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種四分之一波片的制作方法，其特征在于，所述步驟S5，其具體為:測試傳感光纖的輸出端的光信號，若該光信號的消光比小于2dB,偏振度大于95%,則判定制作得到的四分之一波片是合格的，否則重新制作。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種四分之一波片的制作方法，其特征在于，所述波片保偏光纖為橢圓芯保偏光纖。
【文檔編號】G02B6/255GK103454726SQ201310388921
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】吳明玉, 黃偉溪 申請人:廣東中鈺科技有限公司