專利名稱：保偏光纖拍長測(cè)量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于慣性器件測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種保偏光纖拍長測(cè)量儀， 尤其涉及一種以消光比測(cè)試部件為核心且采用調(diào)制壓力移動(dòng)功率法原理的保 偏光纖拍長測(cè)量裝置。技術(shù)背景保偏光纖屬于單模光纖的一種，它是指故意使光纖的纖芯截面成橢圓形， 或利用非軸對(duì)稱產(chǎn)生雙折射以使正交的兩個(gè)偏振波以不耦合方式獨(dú)立傳輸?shù)?光纖。保偏光纖廣泛應(yīng)用于光纖傳感領(lǐng)域，其主要應(yīng)用包括光纖陀螺等。拍 長是保偏光纖的重要技術(shù)指標(biāo)，它表征了保偏光纖的雙折射性能。保偏光纖纖芯并非是理想的圓形，存在一定的橢圓度，同時(shí)其剖面的折 射率也不是絕對(duì)的各向同性而具有一定的差異。事實(shí)上，在保偏光纖中傳輸 的并不是真正的單模，而是傳輸兩個(gè)偏振模，即/ffi^模和/ffiJ模。隨著光 纖長度的不同，以簡并態(tài)傳輸?shù)膬蓚€(gè)正交偏振模之間的相位差也會(huì)隨之發(fā)生 變化。因此，當(dāng)入射光為一線偏振光時(shí)，在單模光纖的輸出端截面上，由這 兩個(gè)正交偏振模合成的出射光是偏振方向隨光纖長度而變化的偏振光，其偏 振態(tài)在線偏振、橢圓偏振和圓偏振之間周期性地演化。偏振演化周期是相位 差為2;r的橫截面間距^，即拍長^。根據(jù)保偏光纖這一特性，若給一段保偏 光纖施加一個(gè)周期性變化的調(diào)制壓力，那么隨著施力部分沿保偏光纖長度方 向的移動(dòng)，該保偏光纖輸出光的偏振態(tài)(以某一偏振方向的光功率大小來表征) 就會(huì)發(fā)生周期性的變化，而且通過光功率計(jì)是可以采集到該偏振態(tài)變化的波 形和波數(shù)(參見圖1)，將光功率計(jì)采集到的這些特征送入編有測(cè)試程序的計(jì)算機(jī)中，就可以根據(jù)調(diào)制壓力機(jī)構(gòu)沿光纖長度方向移動(dòng)的距離，計(jì)算出偏振 態(tài)變化一個(gè)周期的光纖長度，也就是保偏光纖的拍長。中國專利申請(qǐng)CN1912564A公開了我國南開大學(xué)發(fā)明的一種壓力微擾法 保偏光纖拍長測(cè)量儀。該拍長測(cè)量儀包括精密位移控制裝置、信號(hào)處理分析 控制系統(tǒng)、液晶觸摸屏、上位及分析處理系統(tǒng)、光纖傳輸偏振態(tài)直接耦合調(diào) 節(jié)裝置、施力機(jī)構(gòu)、帶有準(zhǔn)直透鏡和檢偏器件的光路系統(tǒng)，其中，夾持光纖 的施力機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源采用了磁體控制，通過電流的大小改變壓力的大小，壓 力塊直接同裸光纖接觸。同時(shí)，檢偏器件采用了光纖型的偏振器，光路系統(tǒng) 末端設(shè)置光信號(hào)前置處理模塊。但是，該拍長測(cè)試儀還存在以下幾個(gè)問題 采用磁體控制施力機(jī)構(gòu)，由于近距離磁場的存在，磁場對(duì)保偏光纖中光線偏 振態(tài)的影響不可忽視；施力機(jī)構(gòu)與光纖直接接觸，光纖易于受損；檢偏器件 采用光纖偏振器件，偏振性能不夠好；光路系統(tǒng)采用準(zhǔn)直透鏡和光信號(hào)前置 處理模塊，其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。以上問題都影響到該拍長測(cè)量儀的測(cè)量精度， 且給操作帶來不便。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種采用 全晶體偏振器件和全機(jī)械施力裝置的保偏光纖拍長測(cè)量儀，該測(cè)量儀不僅結(jié) 構(gòu)組成簡單，具有模塊化特色；而且測(cè)量精度較高，操作簡單。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的保偏光纖測(cè)量儀包括光路系統(tǒng)、施 力裝置、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，所述的光路系統(tǒng)含有光源、起偏器、聚焦透 鏡、檢偏器、光纖適配器，所述光纖適配器與被測(cè)保偏光纖連接，光源發(fā)出 的光束通過起偏器后形成第一線偏振光，再經(jīng)聚焦透鏡聚焦在光纖適配器的 接口端面后進(jìn)入被測(cè)保偏光纖，所述第一線偏振光經(jīng)過因施力發(fā)生彈性變形 的被測(cè)保偏光纖傳輸后其偏振特性發(fā)生改變，再經(jīng)所述檢偏器后則成為與第 一線偏振光有相同偏振特性的第二線偏振光；所述的施力裝置含有夾緊機(jī)構(gòu)、位移機(jī)構(gòu)、調(diào)壓機(jī)構(gòu)、底板所述的夾緊機(jī)構(gòu)含有固定在底板上的條形體和 兩個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，兩個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)以一定的間距分置在條形體上，被測(cè)保偏光纖 放置在條形體的上端面上并在條形體與鎖緊機(jī)構(gòu)的配合作用下保持平直不動(dòng) 狀態(tài)；所述的位移機(jī)構(gòu)含有雙向步進(jìn)電機(jī)、齒條傳動(dòng)組件、導(dǎo)軌組件，導(dǎo)軌組件中的固定部分與所述的底板固連，其滑動(dòng)部分與齒條傳動(dòng)組件的齒條固連，雙向步進(jìn)電機(jī)為齒條傳動(dòng)組件提供動(dòng)力；所述的調(diào)壓機(jī)構(gòu)含有分厘卡、 接頭和連接板，分厘卡直立于接頭上方且其伸縮頭與接頭上端固連，連接板 的兩端分別與分厘卡和所述導(dǎo)軌組件的滑動(dòng)部分固連，并使接頭下端的凹槽 正對(duì)所述的條形體；雙向步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過齒條傳動(dòng)組件轉(zhuǎn)換成平移 運(yùn)動(dòng)并通過導(dǎo)軌組件帶動(dòng)分厘卡在被測(cè)保偏光纖上移動(dòng)；所述數(shù)據(jù)采集及處 理系統(tǒng)含有光功率計(jì)、內(nèi)置有測(cè)量軟件包的計(jì)算機(jī)，光功率計(jì)輸入端通過光 纖跳線和所述的檢偏器連接，輸出端通過電纜與計(jì)算機(jī)連接；所述的測(cè)量軟 件包含有控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，寫有雙向步進(jìn)電機(jī)步長、光功率極值判 據(jù)、光功率極值采集累加數(shù)的參數(shù)模塊，置有保偏光纖拍長算法的計(jì)算模塊， 該軟件的主要功能是，控制雙向步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行與停止，采集光功率計(jì)輸出 的光功率極值并記錄其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，根據(jù)公式計(jì)算出被測(cè)保偏光纖的平均拍 長。根據(jù)本發(fā)明，所述的起偏器為晶體起偏器，所述的檢偏器為晶體檢偏器。 根據(jù)本發(fā)明，所述條形體與所述鎖緊機(jī)構(gòu)之間相接觸的兩個(gè)端面以及所 述條形體與所述接頭之間相接觸的兩個(gè)端面上均裝有彈性墊片。 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(一) 本發(fā)明采用了純機(jī)械式的施力裝置并在施力裝置與被測(cè)保偏光纖 的接觸部位均增設(shè)了用于保護(hù)光纖的彈性墊片，與現(xiàn)有技術(shù)相比，不存在附 加磁場對(duì)保偏光纖雙折射測(cè)量結(jié)果的影響，保證在測(cè)量過程中被測(cè)保偏光纖 不會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象，而且也簡化了本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)。(二) 本發(fā)明采用了模塊化設(shè)計(jì)思想，即整個(gè)測(cè)量儀由三個(gè)獨(dú)立部分組成，其中消光比測(cè)試裝置中的大部分功能件為成熟技術(shù)，不僅降低了本發(fā)明 的設(shè)計(jì)成本，而且還拓展了消光比測(cè)試裝置的應(yīng)用范圍，同時(shí)攜帶方便。(三)消光比測(cè)試裝置中選用了帶有集成電路控制的光源驅(qū)動(dòng)電路，使得光源的光功率輸出精度達(dá)到0.5%,同時(shí)采用了高精度雙向步進(jìn)電機(jī)和高消 光比的晶體起偏器和晶體檢偏器，從而保證了本發(fā)明測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。


圖1是光功率隨采集時(shí)間變化的曲線圖。 圖2本發(fā)明保偏光纖拍長測(cè)量儀組成示意圖。 圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的光源驅(qū)動(dòng)電路圖。 圖4是圖1中所示的施力裝置組成示意圖。 圖5a、圖5b是圖3中所示的加緊機(jī)構(gòu)組成示意圖。 圖6a、圖6b是圖3中所示的位移機(jī)構(gòu)組成示意圖。 圖7是發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖。 圖8a、圖8b是圖3中所示的調(diào)壓機(jī)構(gòu)組成示意圖。 圖9是本發(fā)明測(cè)量軟件包的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。 正如圖2所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例包括光路系統(tǒng)、施力裝置4、數(shù)據(jù)采集 及處理系統(tǒng)。光路系統(tǒng)含有光源、晶體起偏器、聚焦透鏡、晶體檢偏器，其 中，光源、晶體起偏器、聚焦透鏡單獨(dú)集成為一個(gè)消光比測(cè)試裝置。光源由 半導(dǎo)體激光器和光源驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。通過實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，光功率的波動(dòng)性主 要由環(huán)境溫度和恒流源共同決定，當(dāng)環(huán)境溫度在制冷控制范圍內(nèi)，恒流源起 主要作用，當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時(shí)，后者起主要作用。本優(yōu)選實(shí)施例的光源驅(qū)動(dòng)電路從恒流源和控制半導(dǎo)體激光器的功率環(huán)境溫度入手，設(shè)計(jì)了以集成 芯片為核心的驅(qū)動(dòng)電路，從而為半導(dǎo)體激光器提供恒定的直流電源和穩(wěn)定的工作溫度以驅(qū)動(dòng)光源發(fā)出恒定的功率，其詳細(xì)電路參見圖3。光源輸出功率的 穩(wěn)定保證了測(cè)試過程的光功率閾值不會(huì)發(fā)生超出誤差范圍的飄移，影響測(cè)試 結(jié)果。晶體起偏器和晶體檢偏器均由高消光比晶體材料制作。聚焦透鏡通過 一個(gè)三維可調(diào)支架安裝在消光比測(cè)試裝置的內(nèi)部，消光比測(cè)試裝置殼體外部 裝有光源開關(guān)以及與三維可調(diào)支架連接的三個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，消光比測(cè)試裝置通 過光纖適配器2與被測(cè)保偏光纖3的一端連接，被測(cè)保偏光纖3的另一端則 通過另一個(gè)光纖適配器2與晶體檢偏器5連接(被測(cè)保偏光纖的長度一般為 2m)。打開光源開關(guān)，發(fā)光二極管在光源驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)下，發(fā)射足夠功率的 激光光束；光束通過晶體起偏器形成第一線偏振光并通過聚焦透鏡聚焦；通 過轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，可以使聚焦透鏡的焦點(diǎn)準(zhǔn)確位于光纖適配器2的輸入 端面上，第一線偏振光通過被測(cè)保偏光纖3后進(jìn)入晶體檢偏器5。當(dāng)?shù)谝痪€偏 振光束經(jīng)過被測(cè)保偏光纖3傳輸時(shí)，由于施力裝置沿長度方向以移動(dòng)方式對(duì) 被測(cè)保偏光纖3的徑向施加有壓力，使被測(cè)保偏光纖3發(fā)生彈性變形，因而 導(dǎo)致在其中傳輸?shù)牡谝痪€偏振光的偏振特性發(fā)生改變，因此，被測(cè)保偏光纖3 輸出的光束已不再是第一線偏振光束。而設(shè)置晶體檢偏器5的作用就是要使 晶體檢偏器5輸出的光束再次成為與第一線偏振光具有相同振動(dòng)方向的線偏 振光，以保證光功率計(jì)接收的是同一振動(dòng)方向的光功率，正確反映出被測(cè)保 偏光纖3從線偏振光一橢圓偏振光一線偏振光的變化周期(拍長)，確保測(cè)試精度。根據(jù)圖4所示，本優(yōu)選實(shí)施例中的施力裝置4為一個(gè)獨(dú)立裝置，主要由 夾緊機(jī)構(gòu)、位移機(jī)構(gòu)、調(diào)壓機(jī)構(gòu)、底板10構(gòu)成。底板10為方形且由鋁材制 作。根據(jù)圖5a、圖5b所示，夾緊機(jī)構(gòu)含有條形體13、兩個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)以及厚 度為0.5mm的第一毛氈片12。條形體13的底部位于底板10的一個(gè)縱向凹槽 中且通過螺釘與底板10固連，其上端面用橡膠液粘接第一毛氈片12。鎖緊機(jī)構(gòu)含有彎頭壓板14、固定塊16、直銷15。彎頭壓板14 一端上向的彎頭帶有 U形端套和銷孔，另一端帶有向下突臺(tái)，中間位置的底部開有與條形體13寬 度相對(duì)應(yīng)的凹槽，且凹槽底面占有0.5mm厚的第二毛氈片。兩個(gè)彎頭壓板14 以10cm的間距分置在條形體13上，每個(gè)彎頭壓板14的向下突臺(tái)通過螺釘 11固連在底板10上且其凹槽卡在條形體13的兩側(cè)，另一端的U形端套則套 在與底板10固連的固定塊16的兩側(cè)，用直銷15將彎頭壓板14的U形端套 與固定塊16配合串接在一起。被測(cè)保偏光纖3的其中一段放置在第一毛氈片 12上，通過調(diào)節(jié)螺釘11,將彎頭壓板14凹槽底面的第二毛氈片與第一毛氈 片12壓緊，并確保兩個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)之間的被測(cè)保偏光纖3保持平直不動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)圖6a、圖6b所示，位移機(jī)構(gòu)包括雙向步進(jìn)電機(jī)27、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、 含有直齒輪25和齒條24的齒條傳動(dòng)組件、含有燕尾槽22和燕尾23的導(dǎo)軌 組件。燕尾23通過螺釘固連在底板10上，其長度方向與條形體13的長度方 向平行；燕尾槽22與燕尾23滑動(dòng)配合。雙向步進(jìn)電機(jī)27通過壓扣28固連 在底板10上，其傳動(dòng)軸與直齒輪25通過銷釘26固連，直齒輪25與齒條24 嚙合，齒條24固連在燕尾槽22的上端面上。圖7示出了本優(yōu)選實(shí)施例的電 機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖。該電路的主要功能，是接收數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)給出的測(cè)試 指令，驅(qū)動(dòng)雙向步進(jìn)電機(jī)27正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)，控制雙向步進(jìn)電機(jī)27的轉(zhuǎn)速以 及確定雙向步進(jìn)電機(jī)27的步長。步進(jìn)電機(jī)的步長是直接影響測(cè)量精度的一個(gè) 重要參數(shù)，根據(jù)多次試驗(yàn)測(cè)試，本優(yōu)選實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路所控制的雙向 電機(jī)27的步長為0.164mm。通常，保偏光纖的拍長一般在2 3mm量級(jí)，而 本發(fā)明采用的拍長算法實(shí)際上是求取平均拍長，因此，本優(yōu)選實(shí)施例的電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路和雙向步進(jìn)電機(jī)的步長值完全能夠滿足高精度的測(cè)試要求。根據(jù)圖8a、圖8b所示，調(diào)壓機(jī)構(gòu)含有接頭19、分厘卡20、折線形連接 板21以及0.5mm厚的第三毛氈片。接頭19的上端面帶有盲孔，下端面帶有 與條形體13寬度對(duì)應(yīng)的凹槽，側(cè)面帶有與盲孔相通的銷孔。第三毛氈片粘接 在接頭19的凹槽底面。分厘卡20直立于接頭19上方，其伸縮頭插入到接頭19的盲孔中且通過緊定螺釘頂緊；折線形連接板21的上端豎板與分厘卡20 固連，中部橫板坐在燕尾槽22的上端面，下端豎直板通過緊固螺釘與燕尾槽 22的側(cè)面固連，并且使接頭19下端凹槽正對(duì)條形體13。通過旋轉(zhuǎn)分厘卡20 的上部，其下部伸縮頭帶動(dòng)接頭19上下運(yùn)動(dòng)，由此可對(duì)夾在第一、第三毛氈 片中間的被測(cè)保偏光纖施加壓力，并可根據(jù)測(cè)試需要對(duì)施加壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路接收數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)輸出的控制指令，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)27轉(zhuǎn)動(dòng) 并通過齒條24帶動(dòng)燕尾槽22在燕尾23上滑動(dòng)，由此也可以帶動(dòng)分厘卡20 在兩個(gè)加緊機(jī)構(gòu)之間沿著被測(cè)保偏光纖3來回運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)施力裝置的最 終功能。由于施力裝置中與被測(cè)光纖接觸的部位均加有毛氈片，因此在測(cè)試 過程中，被測(cè)保偏光纖不會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)或被接頭19壓斷的現(xiàn)象，可確保測(cè)試結(jié) 果的準(zhǔn)確性或測(cè)試過程的完整性。再參見圖2，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)包括光功率計(jì)7、含有測(cè)量軟件包的計(jì) 算機(jī)8。本優(yōu)選實(shí)施例的光功率計(jì)7型號(hào)為PMS-12F,其測(cè)量精度為±5%，分 辨率達(dá)到O.OOldB，測(cè)量范圍為10pw 1000uw，滿足測(cè)試要求。光功率計(jì)7 的輸入端通過光纖跳線6和光纖適配器與晶體檢偏器5連接，其輸出端通過 電纜與計(jì)算機(jī)8連接。光纖跳線6是一段具有標(biāo)準(zhǔn)長度(通常是lm)的多模 光纖束，主要起傳輸介質(zhì)和連接的作用。為了減小光功率在光路的損耗，針 對(duì)此要求，選用了可以無損耗傳輸光波的光纖跳線6，同時(shí)由于光纖跳線6具 有柔軟性，有利于光路的靈活設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)8的主要功能是，控制雙向步進(jìn) 電機(jī)27的啟動(dòng)與停轉(zhuǎn)，采集光功率計(jì)7的輸出信號(hào)，并對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行相應(yīng) 的處理，最終計(jì)算出被測(cè)保偏光纖3的拍長。計(jì)算機(jī)8內(nèi)置的測(cè)試軟件若按 功能劃分，包括控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、參數(shù)模塊、計(jì)算模塊。數(shù)據(jù)采集 模塊采集光功率計(jì)7輸出的電壓信號(hào)并通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。參數(shù)模塊 中寫有雙向步進(jìn)電機(jī)27的步長值、光功率極值判據(jù)、設(shè)定的光功率極值采集 數(shù)。根據(jù)光路的能量損耗計(jì)算和光功率計(jì)7的測(cè)試精度，確定出本優(yōu)選實(shí)施 例的光功率閾值為165±5%uw，采集光功率極值的數(shù)目則依據(jù)雙向步進(jìn)電機(jī)27的步長0.164mm和夾緊機(jī)構(gòu)的長度計(jì)算得到，本實(shí)施例的夾緊機(jī)構(gòu)長度為 10cm，則采集數(shù)目應(yīng)在50 60之間。計(jì)算模塊中置有拍長計(jì)算公式，艮卩式中，U為被測(cè)保偏光纖的平均拍長；TN為采集停止時(shí)刻；T,為采集開始 時(shí)刻；N為光功率極值的采集數(shù)目；S為步進(jìn)電機(jī)的步長。圖9示出了測(cè)量軟件包的工作流程。根據(jù)圖中所示，測(cè)量時(shí)，測(cè)量軟件 包執(zhí)行以下操作步驟第一步，對(duì)光功率計(jì)進(jìn)行初始化，設(shè)定測(cè)試參數(shù)，即 光功率閾值M和光功率極值采集累加數(shù)X;第二步，通過控制模塊向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送電機(jī)驅(qū)動(dòng)指令，并開始計(jì)時(shí)；第三步，采集模塊采集光功率計(jì)7 的輸出信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；第四步，調(diào)用參數(shù)模塊中的光功率閾值判據(jù) 對(duì)當(dāng)前光功率數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若光功率數(shù)據(jù)大于等于閾值判據(jù)，則將該光功 率數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻Ti放入計(jì)算機(jī)的緩沖區(qū)中并將極值采集數(shù)加l，i=l、2、 3……N，循環(huán)上述操作，直至光功率極值采集數(shù)N等于設(shè)定的極值采集累加 數(shù)X;第五步，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出停止驅(qū)動(dòng)命令；第六步，計(jì)算模塊調(diào)用 參數(shù)模塊和緩沖區(qū)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出被測(cè)保偏光纖3的平均拍長；第七步，計(jì)算機(jī)的顯示器顯示計(jì)算結(jié)果和光功率隨采集時(shí)間變化的曲線圖(參 見圖1)。通過多次試驗(yàn)得知，本優(yōu)選實(shí)施例可以達(dá)到±1%的拍長測(cè)試精度。 下面結(jié)合本優(yōu)選實(shí)施例簡述本發(fā)明的使用方法。(一) 校驗(yàn)用光纖跳線6將消光比測(cè)試裝置1輸出端口的光纖適配器2和光功率計(jì)7 相連，打開光源和光功率計(jì)7的開關(guān)，按要求預(yù)熱穩(wěn)定十分鐘后，若光功率 計(jì)7輸出為300mv以上并穩(wěn)定，視為正常，并保持該狀態(tài)。(二) 調(diào)試用被測(cè)保偏光纖3替換光纖適配器2與光功率計(jì)7之間連接的光纖跳線6，通過消光比測(cè)試裝置1殼體上的調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)其內(nèi)聚焦透鏡的位置，直至光功率計(jì)7的輸出值不小于150uw;將被測(cè)保偏光纖3輸出端與光功率計(jì)之間的 連接斷開并與晶體檢偏器5的一端連接，晶體檢偏器5的另一端則通過光纖 跳線6與光功率計(jì)7連接，調(diào)整晶體檢偏器5的檢偏角度，使透過晶體起偏 器和透過晶體檢偏器5的線偏振光的偏振方向一致，開啟功率計(jì)7并保證透 過的光功率始終處于最大值。 (三)安裝施力裝置首先，抬起兩個(gè)彎頭壓板14的U形端套，將被測(cè)保偏光纖3的其中一段 防置在條形體13上端面粘接的第一毛氈片12上，然后用直銷15將彎頭壓板 14的U形端套與固定塊16配合串接在一起，通過調(diào)節(jié)螺釘ll，將彎頭壓板 14的凹槽底面與第一毛氈片12壓緊，使被測(cè)保偏光纖3不能滑動(dòng)或扭動(dòng)。其 次，調(diào)節(jié)分厘卡20的螺桿，使與其伸縮頭固連的接頭向下移動(dòng)，直至接頭底 部凹槽粘接的第二毛氈片與被測(cè)保偏光纖3接觸并按測(cè)試要求施加了相應(yīng)的 壓力。打開計(jì)算機(jī)的電源，通過鍵盤輸入測(cè)試命令，計(jì)算機(jī)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出 驅(qū)動(dòng)指令，步進(jìn)電機(jī)27開始運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過齒條傳動(dòng)組件和導(dǎo)軌組件帶動(dòng)分厘 卡20沿被測(cè)保偏光纖3移動(dòng)，與此同時(shí)，光功率計(jì)7采集經(jīng)晶體起偏器、被 測(cè)保偏光纖3、晶體檢偏器5傳輸后的光功率信號(hào)并送入計(jì)算機(jī)8，計(jì)算機(jī)中 的測(cè)量軟件包對(duì)所采集的光功率信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理和計(jì)算，最終得出被測(cè) 保偏光纖3的平均拍長和光功率雖采集時(shí)間變化的曲線圖并通過顯示器予以 顯示。
權(quán)利要求
1. 一種保偏光纖拍長測(cè)量儀，包括光路系統(tǒng)、施力裝置[4]、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)所述的光路系統(tǒng)含有光源、起偏器、聚焦透鏡、檢偏器[5]、光纖適配器[2]，所述光纖適配器[2]與被測(cè)保偏光纖[3]連接，光源發(fā)出的光束通過起偏器后形成第一線偏振光，再經(jīng)聚焦透鏡聚焦在光纖適配器[2]的接口端面后進(jìn)入被測(cè)保偏光纖[3]，所述第一線偏振光經(jīng)過因施力發(fā)生彈性變形的被測(cè)保偏光纖[3]傳輸后其偏振特性發(fā)生改變，再經(jīng)所述檢偏器[5]后則成為與第一線偏振光有相同偏振特性的第二線偏振光；其特征在于所述的施力裝置[4]含有夾緊機(jī)構(gòu)、位移機(jī)構(gòu)、調(diào)壓機(jī)構(gòu)、底板[10]所述的夾緊機(jī)構(gòu)含有固定在底板[10]上的條形體[13]和兩個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，兩個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)以一定的間距分置在條形體[13]上，被測(cè)保偏光纖[3]放置在條形體[13]的上端面上并在條形體[13]與鎖緊機(jī)構(gòu)的配合作用下保持平直不動(dòng)狀態(tài)；所述的位移機(jī)構(gòu)含有雙向步進(jìn)電機(jī)[27]、齒條傳動(dòng)組件、導(dǎo)軌組件，導(dǎo)軌組件中的固定部分[23]與所述的底板[10]固連，其滑動(dòng)部分[22]與齒條傳動(dòng)組件的齒條[24]固連，雙向步進(jìn)電機(jī)[27]為齒條傳動(dòng)組件提供動(dòng)力；所述的調(diào)壓機(jī)構(gòu)含有分厘卡[20]、接頭[19]和連接板[21]，分厘卡[20]直立于接頭[19]上方且其伸縮頭與接頭[19]上端固連，連接板[21]的兩端分別與分厘卡[20]和所述導(dǎo)軌組件的滑動(dòng)部分[22]固連，并使接頭[19]下端的凹槽正對(duì)所述的條形體[13]；雙向步進(jìn)電機(jī)[27]的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過齒條傳動(dòng)組件轉(zhuǎn)換成平移運(yùn)動(dòng)并通過導(dǎo)軌組件帶動(dòng)分厘卡[20]在被測(cè)保偏光纖[3]上移動(dòng)；所述數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)含有光功率計(jì)[7]、內(nèi)置有測(cè)量軟件包的計(jì)算機(jī)[8]，光功率計(jì)[7]輸入端通過光纖跳線[6]和所述的檢偏器[5]連接，輸出端通過電纜與計(jì)算機(jī)[8]連接；所述的測(cè)量軟件包含有控制模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，寫有雙向步進(jìn)電機(jī)步長、光功率極值判據(jù)、光功率極值采集累加數(shù)的參數(shù)模塊，置有保偏光纖拍長算法的計(jì)算模塊，該軟件的主要功能是，控制雙向步進(jìn)電機(jī)[27]的運(yùn)行與停止，采集光功率計(jì)[7]輸出的光功率極值并記錄其對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，根據(jù)公式計(jì)算出被測(cè)保偏光纖[3]的平均拍長。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保偏光纖拍長測(cè)量儀，其特征在于所述的起偏器為晶體起偏器，所述的檢偏器[5]為晶體檢偏器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的保偏光纖拍長測(cè)量儀，其特征在于所述的條形體[13]與所述的鎖緊機(jī)構(gòu)之間相接觸的兩個(gè)端面以及所述的條形體 [13]與所述的接頭[19]之間相接觸的兩個(gè)端面上均裝有彈性墊片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種保偏光纖拍長測(cè)量儀，包括光路系統(tǒng)、施力裝置、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。光路系統(tǒng)含有光源、晶體起偏器、聚焦透鏡、晶體檢偏器，其作用是為測(cè)量提供線偏振光；施力裝置采用帶有高精度雙向步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶有保護(hù)措施的夾緊機(jī)構(gòu)和帶有分厘卡的施力機(jī)構(gòu)，其作用是固定被測(cè)保偏光纖，并沿被測(cè)保偏光纖的長度方向以移動(dòng)方式給其徑向施加一定的壓力，使經(jīng)過被測(cè)保偏光纖后輸出的光功率出現(xiàn)周期性變化；數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)通過光功率計(jì)采集被測(cè)光纖輸出的光功率，由計(jì)算機(jī)對(duì)光功率計(jì)的輸出進(jìn)行相應(yīng)的處理和解算后，得出被測(cè)保偏光纖的平均拍長以及光功率隨采集時(shí)間的變化曲線。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01M11/00GK101236127SQ20071001875
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者劉延虎, 劍 尹, 扈宇姝, 李穎娟, 袁曉瑩, 郭栓運(yùn), 皓 黃 申請(qǐng)人:中國兵器工業(yè)第二○五研究所