一種光子晶體光纖在線定軸儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種光子晶體光纖在線定軸儀，包括光纖固定裝置和光纖散射系統(tǒng)，所述光纖固定裝置用于在測量時夾持光子晶體光纖，所述光纖散射系統(tǒng)包括相干光源、電機(jī)、成像屏、顯微相機(jī)、CCD相機(jī)和計算機(jī)，測量時，光子晶體光纖夾在電機(jī)與顯微相機(jī)之間并固定于電機(jī)的同心軸，通過電機(jī)控制光子晶體光纖旋轉(zhuǎn)，相干光源從光子晶體光纖側(cè)邊垂直照射，光線經(jīng)過光子晶體光纖照射在放置在光纖另一側(cè)的成像屏上，所述CCD相機(jī)捕捉成像屏上的前向散射圖案，所述顯微相機(jī)拍攝光子晶體光纖端面圖案，還包括光纖位置測量系統(tǒng)，所述光纖位置測量系統(tǒng)用于在開始測量前觀測整條光子晶體光纖上的點(diǎn)在光子晶體光纖轉(zhuǎn)動時的位置變化。
【專利說明】
-種光子晶體光纖在線定軸儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及光纖器件加工制作技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種光子晶體光纖在線定 軸儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 光子晶體光纖一般由單一介質(zhì)構(gòu)成（例如二氧化娃)并且在軸向上具有并行排列 的空氣孔結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)光纖而言，光子晶體光纖由于其單一無滲雜的石英材質(zhì)和靈活 多樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計特性，使得光子晶體光纖具有傳統(tǒng)光纖無法比擬的優(yōu)良特性，比如極高的 非線性系數(shù)、易于實現(xiàn)多忍結(jié)構(gòu)、極低損耗和可調(diào)節(jié)色散等。光子晶體光纖可應(yīng)用于光子晶 體光纖激光器，模間干設(shè)傳感器，折射率傳感器等。
[0003] 光子晶體光纖內(nèi)部空氣孔結(jié)構(gòu)的排列使其具有軸向上的方位角，該方位角與光子 晶體光纖性能密切聯(lián)系，因此在光子晶體光纖器件的加工制作過程中，都要求對光纖的特 殊方位角進(jìn)行確定。例如，在光子晶體光纖光柵刻寫時，刻寫激光W不同角度進(jìn)入光子晶體 光纖內(nèi)部的效率不同，因此需要在刻寫過程中確定激光的進(jìn)入方向與光子晶體光纖端面微 結(jié)構(gòu)之間的相對位置關(guān)系。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)采用激光側(cè)面照射光子晶體光纖產(chǎn)生的散射光分析光子晶體光纖的軸 向方位角，采用此種方法時，由于光子晶體光纖內(nèi)部的多重散射效應(yīng)，需在光子晶體光纖的 空氣孔中填充折射率接近光纖包層的匹配液，同時，不同種類的光子晶體光纖對于前向散 射光的接收器的位置各不相同，且對位置的精度要求很高。
[0005] 公開號為CN104197863A的中國專利公開了 一種光子晶體光纖方位角確定方法，它 基于前向散射圖案分析法，用激光垂直照射在光子晶體光纖的側(cè)面并在前方的成像屏上成 像，該成像為前向散射條紋圖案，用數(shù)碼相機(jī)拍攝該散射條紋圖案，由與數(shù)碼相機(jī)相連的處 理器對散射條紋圖案進(jìn)行處理。此方法及系統(tǒng)中，光纖在轉(zhuǎn)動過程當(dāng)中，兩端被固定，但是 光纖夾的固定不一定牢固。而且由于光纖自身的重力影響，光纖的中間部分會下垂一些。如 果光纖下垂的幅度較大，原來經(jīng)過纖忍的激光可能會從光纖的包層通過甚至不經(jīng)過光纖而 直接到達(dá)光屏，運(yùn)會對實驗效果會造成比較嚴(yán)重的影響。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種光子晶體光纖在線定軸儀， 采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種光子晶體光纖在線定軸儀，包括光纖固定裝置和光纖散射系統(tǒng)，所述光纖固 定裝置用于在測量時夾持光子晶體光纖，所述光纖散射系統(tǒng)包括相干光源、電機(jī)、成像屏、 顯微相機(jī)、CCD相機(jī)和計算機(jī)，測量時，光子晶體光纖夾在電機(jī)與顯微相機(jī)之間并固定于電 機(jī)的同屯、軸，通過電機(jī)控制光子晶體光纖旋轉(zhuǎn)，相干光源從光子晶體光纖側(cè)邊垂直照射，光 線經(jīng)過光子晶體光纖照射在放置在光纖另一側(cè)的成像屏上，所述CCD相機(jī)捕捉成像屏上的 前向散射圖案，所述顯微相機(jī)拍攝光子晶體光纖端面圖案，其特征在于，還包括光纖位置測 量系統(tǒng)，所述光纖位置測量系統(tǒng)包括照明裝置、圖像采集模塊和位置調(diào)節(jié)模塊，所述照明裝 置位于圖像采集模塊之上，對圖像采集模塊采集范圍內(nèi)的物體進(jìn)行照明，所述圖像采集模 塊對光子晶體光纖進(jìn)行圖像采集，所述位置調(diào)節(jié)模塊與光子晶體光纖平行，所述照明裝置 和圖像采集模塊設(shè)置在位置調(diào)節(jié)模塊上并可沿位置調(diào)節(jié)模塊移動，W在開始測量前觀測整 條光子晶體光纖上的點(diǎn)在光子晶體光纖轉(zhuǎn)動時的位置變化。
[0008] 光纖在轉(zhuǎn)動過程當(dāng)中，兩端被固定，但是光纖固定裝置對光纖的固定不一定牢固， 而且由于光纖自身的重力影響，光纖的中間部分會下垂，如果光纖下垂的幅度較大，原來經(jīng) 過纖忍的激光可能會從光纖的包層通過甚至不經(jīng)過光纖而直接到達(dá)成像屏，運(yùn)對實驗效果 會造成比較嚴(yán)重的影響，所W本實用新型設(shè)置光纖位置測量系統(tǒng)對光纖旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行 測量，W確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確。
[0009] 作為優(yōu)選，所述光纖固定裝置通過磁吸力夾持光子晶體光纖。
[0010] 作為優(yōu)選，所述光纖固定裝置包括底部燕尾座、燕尾槽、光纖壓槽，所述燕尾座通 過頂絲固定在燕尾槽上，測量時將光子晶體光纖放在光纖壓槽上。
[0011] 作為優(yōu)選，所述位置調(diào)節(jié)模塊為與光子晶體光纖平行的軌道。
[0012] 作為優(yōu)選，本實用新型中，在相干光源發(fā)出的相干光束的同軸方向上，光子晶體光 纖與成像屏間設(shè)置有光闊，W減小直射到成像屏上的相干光對散射光的影響。
[0013] 作為優(yōu)選，所述圖像采集模塊包括鏡頭和相機(jī)。
[0014] 作為優(yōu)選，所述相干光源為激光器。
[0015] 作為優(yōu)選，本實用新型中，通過磁性底座及設(shè)于磁性底座上的桿架固定激光器及 光闊，其好處在于結(jié)構(gòu)簡單并且可W較靈活的調(diào)整儀器位置及高度。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果：
[0017] 1、本實用新型結(jié)合電機(jī)控制光子晶體光纖軸向旋轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)對光子晶體光纖軸向 結(jié)構(gòu)位置的選擇及確定，定軸方法快速簡便，定軸精度高，可應(yīng)用于不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的光子晶 體光纖定軸。
[0018] 2、本實用新型設(shè)置光線位置測量系統(tǒng)對光纖旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行測量，確保實驗結(jié) 果的準(zhǔn)確。
【附圖說明】

[0019] 圖1是本實用新型的光纖固定裝置的結(jié)構(gòu)及尺寸示意圖；
[0020] 圖2是本實用新型的光纖散射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3是本實用新型的光纖位置測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4是六角形光子晶體光纖軸向角示意圖；
[0023] 圖5是六角形光子晶體光纖橫切面示意圖；
[0024] 圖6是六角形光子晶體光纖橫切面實物圖；
[0025] 圖7是不同軸向方位角下的六邊形光子晶體光纖前向散射圖；
[0026] 圖8是半幅散射條紋強(qiáng)度總和特征值曲線和光子晶體軸向方位角關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[002引實施例；
[0029] 如圖1至圖3所示，一種光子晶體光纖在線定軸儀，包括光纖固定裝置和光纖散射 系統(tǒng)，所述光纖固定裝置用于在測量時夾持光子晶體光纖，所述光纖散射系統(tǒng)包括相干光 源1、電機(jī)2、成像屏3、顯微相機(jī)5、CCD相機(jī)4和計算機(jī)7，測量時，光子晶體光纖6夾在電機(jī)2與 顯微相機(jī)5之間并固定于電機(jī)2的同屯、軸，通過電機(jī)2控制光子晶體光纖6旋轉(zhuǎn)，相干光源1從 光子晶體光纖6側(cè)邊垂直照射，光線經(jīng)過光子晶體光纖6照射在放置在光纖另一側(cè)的成像屏 3上，所述CCD相機(jī)4捕捉成像屏3上的前向散射圖案，所述顯微相機(jī)5拍攝光子晶體光纖6的 端面圖案，還包括光纖位置測量系統(tǒng)，所述光纖位置測量系統(tǒng)包括照明裝置8、圖像采集模 塊和位置調(diào)節(jié)模塊10,所述照明裝置8位于圖像采集模塊之上，對圖像采集模塊采集范圍內(nèi) 的物體進(jìn)行照明，所述圖像采集模塊對光子晶體光纖6進(jìn)行圖像采集，所述位置調(diào)節(jié)模塊10 與光子晶體光纖6平行，所述照明裝置8和圖像采集模塊設(shè)置在位置調(diào)節(jié)模塊10上并可沿位 置調(diào)節(jié)模塊10移動，W在開始測量前觀測整條光子晶體光纖6上的點(diǎn)在光子晶體光纖6轉(zhuǎn)動 時的位置變化。
[0030] 所述光纖固定裝置通過磁吸力夾持光子晶體光纖。
[0031] 如圖1所示，所述光纖固定裝置包括底部燕尾座、燕尾槽、光纖壓槽，所述燕尾座通 過頂絲固定在燕尾槽上，測量時將光子晶體光纖放在光纖壓槽上。
[0032] 所述位置調(diào)節(jié)模塊10為與光子晶體光纖平行的軌道。
[0033] 本實施例中，在相干光源1發(fā)出的相干光束的同軸方向上，光子晶體光纖6與成像 屏3間設(shè)置有光闊，W減小直射到成像屏3上的相干光對散射光的影響。
[0034] 所述圖像采集模塊包括鏡頭9和相機(jī)1。
[0035] 所述相干光源為激光器。
[0036] 本實施例中，通過磁性底座及設(shè)于磁性底座上的桿架固定激光器及光闊，其好處 在于結(jié)構(gòu)簡單并且可W較靈活的調(diào)整激光器及光闊的位置及高度。
[0037] 如圖4所示為六角形光子晶體光纖軸向角示意圖，如圖5所示為六角形光子晶體光 纖橫切面示意圖，圖6所示為六角形光子晶體光纖橫切面實物圖，本實施例在測量時，光子 晶體光纖每逆時針旋轉(zhuǎn)0.5%便重復(fù)拍取光子晶體光纖的前向散射圖案和端面圖案，直至 光子晶體光纖完成360°軸向旋轉(zhuǎn)周期，得到不同軸向方位角下的六邊形光子晶體光纖前向 散射圖如圖7所示，可W得知，散射圖案中間均有一亮點(diǎn)，W亮點(diǎn)為中屯、，上下兩區(qū)域存在散 射條紋，光子晶體光纖處于不同軸向方位角時，散射條紋信息各不相同，其強(qiáng)度在發(fā)生變 化，然而全區(qū)域的散射強(qiáng)度總和變化不明顯。據(jù)此，將半幅前向散射條紋光強(qiáng)總和作為特征 值分析：
[00；3 引
[0039]區(qū)域光強(qiáng)總和為CV，p(i，j)是該區(qū)域內(nèi)第i行第j列處的強(qiáng)度值，M為所選圖案區(qū)域 豎直方向像素數(shù)量，N為所選圖案區(qū)域的水平方向像素數(shù)量，對每個角度拍攝到的散射圖案 作同樣處理，既而得到前向散射圖案所選區(qū)域的強(qiáng)度值總和與光子晶體光纖軸向方位角的 關(guān)系曲線，如圖8所示，從圖中可知散射條紋強(qiáng)度總和特征值隨光子晶體軸向方位角呈現(xiàn)周 期變化。六邊形光子晶體光纖的軸向方位角分別為120°、180°、240°、300°、360°時，上下兩 區(qū)域散射強(qiáng)度總和特征峰值對應(yīng)的光子晶體光纖軸向方位角平均值為120°、179.965°、 240.16°、300.15°、359.96°，定軸精確誤差小于0.5°。
【主權(quán)項】
1. 一種光子晶體光纖在線定軸儀，包括光纖固定裝置和光纖散射系統(tǒng)，所述光纖固定 裝置用于在測量時夾持光子晶體光纖，所述光纖散射系統(tǒng)包括相干光源、電機(jī)、成像屏、顯 微相機(jī)、CCD相機(jī)和計算機(jī)，測量時，光子晶體光纖夾在電機(jī)與顯微相機(jī)之間并固定于電機(jī) 的同心軸，通過電機(jī)控制光子晶體光纖旋轉(zhuǎn)，相干光源從光子晶體光纖側(cè)邊垂直照射，光線 經(jīng)過光子晶體光纖照射在放置在光纖另一側(cè)的成像屏上，所述CCD相機(jī)捕捉成像屏上的前 向散射圖案，所述顯微相機(jī)拍攝光子晶體光纖端面圖案，其特征在于，還包括光纖位置測量 系統(tǒng)，所述光纖位置測量系統(tǒng)包括照明裝置、圖像采集模塊和位置調(diào)節(jié)模塊，所述照明裝置 位于圖像采集模塊之上，對圖像采集模塊采集范圍內(nèi)的物體進(jìn)行照明，所述圖像采集模塊 對光子晶體光纖進(jìn)行圖像采集，所述位置調(diào)節(jié)模塊與光子晶體光纖平行，所述照明裝置和 圖像采集模塊設(shè)置在位置調(diào)節(jié)模塊上并可沿位置調(diào)節(jié)模塊移動，以在開始測量前觀測整條 光子晶體光纖上的點(diǎn)在光子晶體光纖轉(zhuǎn)動時的位置變化。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體光纖在線定軸儀，其特征在于，所述光纖固定裝 置通過磁吸力夾持光子晶體光纖。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體光纖在線定軸儀，其特征在于，所述光纖固定裝 置包括底部燕尾座、燕尾槽、光纖壓槽，所述燕尾座通過頂絲固定在燕尾槽上，測量時將光 子晶體光纖放在光纖壓槽上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體光纖在線定軸儀，其特征在于，所述位置調(diào)節(jié)模 塊為與光子晶體光纖平行的軌道。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體光纖在線定軸儀，其特征在于，所述圖像采集模 塊包括鏡頭和相機(jī)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光子晶體光纖在線定軸儀，其特征在于，在相干光源發(fā)出 的相干光束的同軸方向上，光子晶體光纖與成像屏間設(shè)置有光闌。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光子晶體光纖在線定軸儀，其特征在于，所述相干光源為 激光器。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種光子晶體光纖在線定軸儀，其特征在于，通過磁性底座及 設(shè)于磁性底座上的桿架固定激光器及光闌，其好處在于結(jié)構(gòu)簡單并且可以較靈活的調(diào)整儀 器位置及高度。
【文檔編號】G02B6/02GK205691840SQ201620683389
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月28日 公開號201620683389.9, CN 201620683389, CN 205691840 U, CN 205691840U, CN-U-205691840, CN201620683389, CN201620683389.9, CN205691840 U, CN205691840U
【發(fā)明人】陳哲, 李秋實, 趙曉萌
【申請人】廣州銥星光電科技有限公司