專利名稱：異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法及其測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖熔接點纖芯損耗(簡稱熔接損耗)的測量方法，尤其涉及異種光纖熔接點纖芯損耗的測量。
背景技術(shù)：
我們知道，在光傳感、光纖激光器等各種光纖系統(tǒng)中，光纖的熔接損耗是影響系統(tǒng)性能的一個重要的因素。準確測量熔接損耗對于評估和改進光纖系統(tǒng)性能有著重要的作用。目前，對熔接損耗的檢測可通過光時域反射儀(0TDI )進行，光時域反射儀是通過在光纖中傳輸光脈沖，以觀察反射光程度來判斷。由于光在熔接頭處不僅存在反射，還存在散射和吸收等，因此，僅通過測量反射光程度來確定熔接頭損耗與真實的損耗是有較大差異的， 同時測量精度也不夠高。對熔接損耗現(xiàn)有技術(shù)中還有通過損耗評估實現(xiàn)，其是通過從兩個方向觀察光纖，通過圖像識別和分析來確定包層和纖芯的偏移、變形、尺寸的變化和其他參數(shù)，使用這些參數(shù)來計算估計接頭的損耗，該種評估結(jié)果與真實熔接頭損耗仍有相當大的差異。也可采用截斷方式來測量，即先對一根完整光纖的光功率損耗進行測量，然后將該光纖在中間切成兩段，并將兩斷點進行熔接，通過讀取熔接前后光功率計數(shù)值，從而可計算出熔接損耗。其精度比上述兩種方法更高，但其僅適用于同種類型光纖的熔接損耗計算。上述各種方法的缺點是或者僅能對同種光纖的相互熔接點進行損耗測量，或者測量估計精度不夠。而在各種光纖系統(tǒng)包括光纖激光器的研制中，往往是不同種光纖之間的熔接并需要精確測量其熔接損耗。本申請中，我們將技術(shù)參數(shù)不完全相同的兩種光纖熔接后的光纖定義為異種光纖，異種光纖的熔接損耗大小將影響光纖系統(tǒng)的性能，尤其是關(guān)鍵的熔接點，因此，如何準確地獲得異種光纖的熔接損耗，對于光纖系統(tǒng)的實驗和開發(fā)具有重要的作用和意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種能夠準確地測量得到異種光纖熔接點纖芯損耗的測量方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法，它包括如下步驟(a)、選取兩根待測量的不同類型的光纖，在兩根光纖的一端分別連接光源，在兩根光纖的另一端分別連接光功率計，打開光源和光功率計，讀取光功率計讀數(shù)，得到上述兩根光纖在直連情況下的光功率數(shù)值為Ra、Rb ；(b)、保持光纖端頭與光源及光功率計的連接不變，將所述的兩根光纖從中間部位分別截斷，并相交叉熔接，形成兩根混合的異種光纖；(C)、保持所述兩臺光源的光輸出功率不變，再次讀取光功率計讀數(shù)，得到交叉熔接后的光功率數(shù)值為Ras、Rbs ；
3
(d)、根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，計算得到異種光纖熔接點纖芯的平均損耗為 [(Ra+Rb)-(Ras+Rbs)]/20進一步地，步驟(a)中，所述的兩根待熔接的光纖在芯折射率、包層折射率、芯半徑、包層半徑、包層結(jié)構(gòu)、摻雜條件、制造商、和批次中的一種或多種方面不完全相同。所述光源的光信號由半導體激光器、光纖激光器、固體激光器或氣體激光器產(chǎn)生。對上述技術(shù)方案所進一步優(yōu)化的實施中，步驟(a)中，當所述的光纖中有為一根或兩根為雙包層光纖時，在該雙包層光纖的兩側(cè)靠近端點處還分別設(shè)置有用于增加測量精度的包層功率剝離器(Cladding Power Stripper)。本發(fā)明還提供了一種采用上述測量方法的異種光纖熔接點纖芯損耗測量系統(tǒng)，它包括光源，其具有兩個，分別連接在兩根待測光纖的一端，所述的光源用于產(chǎn)生一定強度的光信號；光功率計，其具有兩個，分別連接在兩根待測光纖的另一端，所述的光功率計用于測量光功率大??；所述的光源與光纖、光功率計與光纖在熔接前和熔接后保持固定連接，光源的輸出功率保持恒定，通過分別讀取熔接前和熔接后光功率計的讀數(shù)，得到兩根待測光纖在直連情況下的光功率和兩根待測光纖熔接后形成異種光纖的光功率值，以獲得光纖熔接點損耗的測量值。優(yōu)化地，所述的光源類型為半導體激光器、光纖激光器、固體激光器或氣體激光器中的一種。所述的光功率計為光電探頭和熱光探頭類型的光功率計中的一種。進一步地，當待測光纖中有一根或兩根為雙包層光纖時，在相應(yīng)的雙包層光纖的兩側(cè)靠近端點處還分別設(shè)置有用于增加測量精度的包層功率剝離器。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點當需要檢測某一種熔接方式下兩種異種光纖的熔接損耗時，只需選取兩根相應(yīng)種類的光纖，按照本方法連接搭建測試系統(tǒng)，分別讀取該兩根光纖的直連光功率數(shù)值，然后再將兩光纖截斷并進行交叉熔接，按照同樣的方式讀取熔接后的光功率數(shù)值，那么該熔接點損耗就可由直連光功率和交叉熔接后光功率的數(shù)值通過簡單計算獲得。該方法簡單有效，精度高，適用范圍廣，對廣泛應(yīng)用的不同種類的光纖熔接損耗都可以進行有效的測量和估計，對科學實驗、工程開發(fā)、和產(chǎn)品制造都有著積極的作用。


附圖1為本發(fā)明中對兩根直連光纖損耗測量示意圖；附圖2為本發(fā)明中將兩根直連光纖截斷示意圖；附圖3為本發(fā)明中對熔接后的兩根異種光纖損耗測量示意圖；附圖4為本發(fā)明異種光纖熔接損耗測量系統(tǒng)使用狀態(tài)圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行詳細說明
4
本發(fā)明異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法，其首先取兩根不同類型的光纖，在兩根光纖的一端分別連接光源，在兩根光纖的另一端分別連接光功率計，即完成測試系統(tǒng)的搭建。在整個測試過程中，保持光纖與光源的連接以及光纖與光功率計的連接不變，同時保持兩光源的光輸出功率不變首先讀取兩根光纖直連時的光功率值；然后將兩根直連光纖截斷，在斷點處進行交叉熔接從而形成兩根異種光纖，此時再次讀取光功率數(shù)值。這樣即可計算獲得異種光纖熔接點損耗大小。下面將結(jié)合圖1至圖3詳細介紹如下如圖1，選取兩根光纖A和B，這兩根光纖A、B在芯折射率、包層折射率、芯半徑、包層半徑、摻雜、制造商、或批次中的一方面或多方面上略有不同，即光纖A、B為兩根不同類型的光纖。如光纖A為芯徑5um的單模光纖，光纖B為芯徑6. 2um單模光纖；或者光纖A為單包層光纖，光纖B為雙包層光纖。本實施例中，選擇光纖A、B位于同一側(cè)的端部分別與光源A和B連接，保持該連接，直到測試結(jié)束。光源A與光源B分別向光纖A、B輸入功率穩(wěn)定的光信號，光信號在相應(yīng)的光纖中傳輸。光纖A、B的另一端分別與功率計A、B相連接，保持該連接，同樣直到測試結(jié)束。從而可得到經(jīng)光纖及路徑損耗之后的光功率大小，本申請中稱為直連光功率值，分別為Ra、Rb。測量得到光纖A、B的直連光功率后，保持光纖A、B兩端與光源及功率計的連接不變，關(guān)斷光源(目的是防止切斷光纖時激光外漏，以及熔接時光源的激光干擾熔接機的觀察圖像)，將光纖A、B分別從中間截斷，如圖2所示，從而光纖A分成A1、A2兩段，光纖B分成B1、B2兩段。分別將光纖A的Al段與光纖B的B2段相熔接，光纖B的Bl段與光纖A的A2段相熔接，如圖3所示，熔接后形成兩根異種光纖，熔接前的兩根光纖光信號輸入端是熔接后的異種光纖的信號輸入端，熔接前的兩根光纖的光信號輸出端是熔接后的異種光纖信號輸出端。開啟光源，此時光源A、B向兩種異種光纖輸入光信號，經(jīng)功率計A、B的讀數(shù)可測得熔接后的輸出光功率，該輸出光功率在本申請中定義為熔接光功率，分別為Ras、Rbs。對于光纖A、B熔接后的熔接點損耗即可由如下公式算得[(Ra+Rb)-(Ras+Rbs)]/2。具體分析原理如下首先設(shè)定光源A的光輸出功率為Pa，光源B的光輸出功率為1 ；光纖A的前半段Al纖芯損耗為Lossl，包含光源A與光纖Al的連接損耗、光纖A 前半段Al的傳輸損耗；后半段A2纖芯損耗為Loss2，包含光纖A后半段A2的傳輸損耗、光纖A2和功率計 A的連接損耗；光纖B的前半段Bl纖芯損耗為Loss3，包含光源B與光纖Bl的連接損耗、光纖B 前半段Bl的傳輸損耗；后半段B2纖芯損耗為Loss4，包含光纖B后半段B2的傳輸損耗、光纖B2和功率計 B的連接損耗；光纖A的前半段Al與光纖B的后半B2的熔接損耗為Lossl2 ；光纖B的前半段Bl與光纖A的后半段A2的熔接損耗為Loss21 ；兩根光纖直連的時候，兩個功率計的讀數(shù)分別為Ra，Rb ；
兩根光纖截斷交叉熔接以后，兩個功率計的讀數(shù)分別為Ras，Rbs ；根據(jù)光路的結(jié)構(gòu)我們可以知道，在兩根光纖直連的時候，功率計測得的光功率就是光源的功率減去光路中的光纖損耗，也就是Ra = Pa-Lossl-Loss2 (1)Rb = Pb-Loss3-Loss4 (2)當兩個光纖截斷并交叉熔接以后，兩個功率計測得的功率就是新的光路上的光纖損耗加上熔接頭損耗，也就是Ras = Pb-Loss3-Loss2_Loss21 ； (3)Rbs = Pa-Loss1-Loss4_Loss12 ； (4)通過將式⑴、⑵、(3)、(4)進行簡單的加減合并計算，可得到(Ra+Rb)-(Ras+Rbs) = Lossl2+Loss21 ；由于兩根異種光纖的接頭的不對稱性，一般地說Lossl2 Φ Loss21。因此我們將 Lossl2和Loss21的平均值作為該點的損耗估計值，即熔接損耗=[(R1+R2) - (Rls+R2s) ] /2，即對于異種光纖熔接，其熔接頭損耗大小為兩根直連光纖光功率之和減去兩根異種光纖交叉熔接光功率之和后差值的平均。因此，對異種光纖的熔接損耗測量，我們通過上述步驟，只需讀取熔接前的直連光功率計讀數(shù)和熔接后光功率計讀數(shù)即可獲得。該方法的巧妙之處在于將光源與光纖、光纖傳輸、光纖與光功率計等多個損耗因素都進行了歸并，不需要測量它們的實際數(shù)值，而是通過一定的測量方法把這些損耗進行了扣除。將這些損耗扣除后，提高了熔點損耗測量結(jié)果的精度。本發(fā)明方法簡潔易于實現(xiàn)，而且在測量的過程中，不改變兩根光纖與光源及功率計的連接，不改變光源的輸出功率，進一步確保了測量結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。當上述兩根光纖中有其一或兩根都為雙包層光纖時，相應(yīng)的雙包層光纖兩端側(cè)還分別連接有包層功率剝離器(Cladding Power Mripper)，所述的包層功率隔離器工作原理是先將雙包層光纖的聚合物外包層去除，然后再用高折射率聚合物對暴露內(nèi)包層的光纖區(qū)間進行涂覆或包裹。包層功率剝離器的設(shè)置可保證纖芯的光信號仍然在纖芯傳輸，同時， 光纖包層中的光信號在通過包層功率剝離器的時候，會發(fā)散到高折射率涂覆層中區(qū)，從而很大程度地衰減掉。本發(fā)明通過設(shè)置包層功率剝離器，可去除光纖包層中的殘留光功率，保證測試的是光纖芯徑中的光功率，這樣就提高了雙包層光纖纖芯熔接損耗的測試精度。除上述包層功率剝離器外，其它方面和上述的單包層光纖的熔接損耗測試方法相同。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述方法進行異種光纖熔接點纖芯損耗的測量系統(tǒng)，如圖4所示，其包括兩個光源1、兩個光功率計2，每一個光源1與一個光功率計2為一組相結(jié)合使用。光源1用于產(chǎn)生并向光纖輸入光信號，光功率計2用于接收測量經(jīng)光纖傳輸后的光功率大小。本發(fā)明測量系統(tǒng)還可選擇地設(shè)置雙包層剝離器3，雙包層剝離器3的數(shù)量也取決于待測光纖。如待測光纖中有一根是雙包層光纖，那么需要2個包層功率剝離器；如果兩根光纖都是雙包層光纖，則總共需要4個包層功率剝離器。如果兩根光纖都是單包層光纖， 則不需要包層功率剝離器。雙包層剝離器3主要用于在待測光纖為雙包層情況下去除光纖中的包層殘留光功率，其設(shè)置在待測雙包層光纖的兩側(cè)，分別在靠近每個光源發(fā)生器1輸出側(cè)及光功率計2 輸入側(cè)的位置。
其中，光源1主要部件可由半導體激光器、光纖激光器、固體激光器、氣體激光器實現(xiàn)。光功率計2可選擇半導體探頭、熱光探頭等形式的光功率計。通過采用本發(fā)明測量方法和測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)對廣泛的光學系統(tǒng)所涉及的異種光纖熔點的纖芯損耗進行測量，通過熔接點損耗的測量計算值，可對熔接設(shè)備及熔接工藝提供參考評估信息，有利于熔接工藝的優(yōu)化、光纖選擇的優(yōu)化、和切割熔接設(shè)備的優(yōu)化。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法，其特征在于它包括如下步驟(a)、選取兩根待測量的不同類型的光纖，在兩根光纖的一端分別連接光源，在兩根光纖的另一端分別連接光功率計，打開光源和光功率計，讀取光功率計讀數(shù)，得到上述兩根光纖在直連情況下的光功率數(shù)值為Ra、Rb ；(b)、保持光纖端頭與光源及光功率計的連接不變，將所述的兩根光纖從中間部位分別截斷，并相交叉熔接，形成兩根混合的異種光纖；(C)、保持所述兩臺光源的光輸出功率不變，再次讀取光功率計讀數(shù)，得到交叉熔接后的光功率數(shù)值為Ras、Rbs ；(d)、根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，計算得到異種光纖熔接點纖芯的平均損耗為 [(Ra+Rb)-(Ras+Rbs)]/20
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法，其特征在于步驟(a) 中，所述的兩根待測量的光纖在芯折射率、包層折射率、芯半徑、包層半徑、包層結(jié)構(gòu)、摻雜條件、制造商、批次中的一種或多種方面不完全相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法，其特征在于所述光源的光信號由半導體激光器、光纖激光器、固體激光器或氣體激光器產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法，其特征在于步驟 (a)中，當所述的光纖中有一根或兩根為雙包層光纖時，在該雙包層光纖的兩側(cè)靠近端點處還分別設(shè)置有用于增加測量精度的包層功率剝離器。
5.一種采用權(quán)利要求1所述的異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法的測量系統(tǒng)，其特征在于它包括光源，其具有兩個，分別連接在兩根待測光纖的一端，所述的光源用于產(chǎn)生一定強度的光信號；光功率計，其具有兩個，分別連接在兩根待測光纖的另一端，所述的光功率計用于測量光功率大?。凰龅墓庠磁c光纖、光功率計與光纖在熔接前和熔接后保持固定連接，通過分別讀取熔接前和熔接后光功率計的讀數(shù)，得到兩根待測光纖在直連情況下的光功率和交叉熔接形成異種光纖后的光功率值，以獲得光纖熔接點纖芯損耗的測量值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異種光纖熔接點纖芯損耗測量系統(tǒng)，其特征在于所述的光源類型為半導體激光器、光纖激光器、固體激光器或氣體激光器中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異種光纖熔接點纖芯損耗測量系統(tǒng)，其特征在于所述的光功率計為光電探頭或熱光探頭類型的光功率計中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異種光纖熔接點纖芯損耗測量系統(tǒng)，其特征在于當待測光纖中有一根或兩根為雙包層光纖時，在相應(yīng)的雙包層光纖的兩側(cè)靠近端點處還分別設(shè)置有用于增加測量精度的包層功率剝離器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種異種光纖熔接點纖芯損耗測量方法及測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)主要由兩光源和兩光功率計組成，測量方法是將兩根不同類型光纖一端分別連接光源，另一端分別連接光功率計，首先得到兩根光纖直連光功率數(shù)值為Ra、Rb；保持光纖端頭與光源及光功率計的連接不變，光源輸出功率不變，將兩根光纖從中間部位分別截斷并相交叉熔接，再次讀取光功率計讀數(shù)，得到交叉熔接后的光功率數(shù)值為Ras、Rbs；根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，計算得到異種光纖熔接點處的平均損耗為[(Ra+Rb)-(Ras+Rbs)]/2。本測量方法簡單有效，精度高，對廣泛應(yīng)用的不同種類的光纖熔接損耗可以進行有效的測量和估計，有著積極的作用。
文檔編號G01M11/02GK102507149SQ20111031791
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者周勝 申請人:蘇州華必大激光有限公司