一種用于pcf有效面積測量的光纖遠場球面掃描裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于PCF有效面積測量的光纖遠場球面 掃描裝置，還涉及一種用于PCF有效面積測量的光纖遠場球面掃描方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光子晶體光纖(PCF)是一種包層由空氣孔-石英沿軸向周期性排列的新型特種光 纖。在太赫茲、光纖陀螺、飛秒激光光梳等前沿領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。有效面積是表征PCF性 能的一個重要參數(shù)，它決定了 PCF的非線性系數(shù)，與光纖的宏彎損耗、熔接損耗等密切相關(guān)。 因此，準確測量PCF的有效面積對其前期結(jié)構(gòu)設(shè)計和后續(xù)實際應(yīng)用都有著重要意義。
[0003] 目前，國內(nèi)還沒有專門針對PCF有效面積的測試儀器或系統(tǒng)，大多通過理論模型仿 真來近似計算PCF的有效面積。應(yīng)用PCF的本地正交函數(shù)模型來分析PCF有效面積與光纖結(jié) 構(gòu)參量的關(guān)系，通過測試光纖的結(jié)構(gòu)參量近似計算求得PCF的有效面積;或者是采用基于遠 場掃描法來計算PCF的模場直徑，根據(jù)模場直徑和有效面積之間的經(jīng)驗公式，近似計算PCF 的有效面積。
[0004] 理論計算PCF有效面積，需要對不同類型結(jié)構(gòu)的PCF進行相應(yīng)的建模仿真，工作量 大，而且不能準確測試PCF有效面積。采用PCF模場直徑經(jīng)驗公式近似計算有效面積，需要對 修正系數(shù)進行校正。不同結(jié)構(gòu)、模場直徑下的PCF其修正系數(shù)也略有差異，一般在0.87~ 1.07之間波動，需要進行大量的實驗，工作量大，耗費時間多，而且不能直接準確的測試PCF 有效面積。
[0005] 因此研制一種可用于PCF有效面積測量的光線球面掃描裝置及方法，精確測量PCF 有效面積，對PCF的研制和應(yīng)用都有著重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種用于PCF有效面積測量的光纖遠場球 面掃描裝置及方法，根據(jù)有效面積定義，設(shè)計了基于二維精密位移平臺的光纖遠場球面掃 描系統(tǒng)，可以準確可靠的進行PCF有效面積的測試。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0008] -種用于PCF有效面積測量的光纖遠場球面掃描裝置，包括:光纖準直系統(tǒng)、聚焦 顯微鏡系統(tǒng)、光電探測器及電控位移平臺；其中，
[0009] 待測的光子晶體光纖由光纖準直系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，確保待測光纖出射端面位于電控 位移臺的共輒點上，并由顯微鏡聚焦系統(tǒng)來觀測光纖端面的切割狀況；
[0010] 安裝在電控位移臺上的光電探測器實時接收不同方位角下光纖端面出射光的遠 場光場分布，計算得到被測光子晶體光纖的有效面積參數(shù)。
[0011] 可選地，所述電控位移平臺由精密電控旋轉(zhuǎn)臺、精密電控傾斜臺和光電編碼器組 合而成，安裝在電控位移臺上的光電探測器圍繞光纖出射端面做圓弧形運動，采集出射光 遠場區(qū)域二維空間方向上的光強分布。
[0012] 可選地，所述光電編碼器配套數(shù)顯表實時計算方位角，每對應(yīng)一個切，φ)得到關(guān) 于角度的遠場光強分布函數(shù)i=/〇?, φ)，根據(jù)PCF有效面積的定義計算出待測PCF的有效面 積。
[0013] 可選地，所述精密電控旋轉(zhuǎn)臺和精密電控傾斜臺組成的二維電控位移臺，當(dāng)精密 電控旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，精密電控傾斜臺圍繞光纖做圓周運動采集不同傾斜角φ下的光強數(shù) 值，得到光強I關(guān)于傾斜角(負，奶)的函數(shù)關(guān)系式％=/(龜，:的);再控制精密電控旋轉(zhuǎn)臺旋 轉(zhuǎn)Θ 2，得到/2;=/(込，以此類推，得到不同二維角度說，釣)下光纖的遠場光強 /"=/(久，的)。
[0014] 本發(fā)明還提出了一種用于PCF有效面積測量的光纖遠場球面掃描方法，包括:光纖 準直系統(tǒng)、聚焦顯微鏡系統(tǒng)、光電探測器及電控位移平臺；其中，
[0015] 待測的光子晶體光纖由光纖準直系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，確保待測光纖出射端面位于電控 位移臺的共輒點上，并由顯微鏡聚焦系統(tǒng)來觀測光纖端面的切割狀況；
[0016] 安裝在電控位移臺上的光電探測器實時接收不同方位角下光纖端面出射光的遠 場光場分布，計算得到被測光子晶體光纖的有效面積參數(shù)。
[0017] 可選地，所述電控位移平臺由精密電控旋轉(zhuǎn)臺、精密電控傾斜臺和光電編碼器組 合而成，安裝在電控位移臺上的光電探測器圍繞光纖出射端面做圓弧形運動，采集出射光 遠場區(qū)域二維空間方向上的光強分布。
[0018] 可選地，所述光電編碼器配套數(shù)顯表實時計算方位角，每對應(yīng)一個方位角矽，φ) 得到關(guān)于角度的遠場光強分布函數(shù)/=/(丄φ)，根據(jù)PCF有效面積的定義計算出待測PCF的 有效面積。
[0019] 可選地，所述精密電控旋轉(zhuǎn)臺和精密電控傾斜臺組成的二維電控位移臺，當(dāng)精密 電控旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，精密電控傾斜臺圍繞光纖做圓周運動采集不同傾斜角識下的光強數(shù) 值，得到光強I關(guān)于傾斜角(氣，奶)的函數(shù)關(guān)系式/?=/設(shè)1，蝌)；再控制精密電控旋轉(zhuǎn)臺旋 轉(zhuǎn)02，得到以=/(1%，奶)；以此類推，得到不同二維角度(負，奶)下光纖的遠場光強 Ι：Γ?[?；, ψι)0
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：
[0021] (1)基于有效面積定義，設(shè)計二維精密電控位移臺，對PCF出射端面上的遠場光強 進行掃描，能夠準確有效的進行PCF有效面積的測試；
[0022] (2)相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用光電編碼器、數(shù)顯表和鎖相放大器數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)，程控運行，測試精度高，受外界干擾小，能夠滿足不同種類結(jié)構(gòu)下PCF有效面積的測試。
【附圖說明】
[0023] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明基于二維電控位移平臺的光纖遠場球面掃描裝置原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026] 有效面積是表征PCF性能的重要參數(shù)，如何準確測量PCF的有效面積對其前期結(jié)構(gòu) 設(shè)計和后續(xù)的實際應(yīng)用有著重要意義。目前還沒有專門針對PCF光纖有效面積的測試儀器 或裝置，大多是通過理論仿真來模擬PCF有效面積;或者是通過計算PCF的模場直徑，根據(jù)經(jīng) 驗公式近似求得有效面積。上述兩種方法都不能準確的計算PCF的實際有效面積
[0027] 本發(fā)明設(shè)計了一種基于二維電控位移臺的光纖遠場球面掃描裝置及方法，可以在 PCF出射端面上做球形掃描運動，采集PCF出射的遠場光強，經(jīng)