CN102866501A - 一种光纤出射光斑强度均匀化扰模装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤传感领域，具体是一种用于大口径多模光纤出射光斑强度均匀化扰模装置。光纤出射光斑强度均匀化扰模装置，由激光器输出的激光依次经过孔径光阑过滤后由扩束器调节激光束光斑大小及其发散角，通过光纤扰模装置调整激光束中不同模式光的入射角度，通过偏振器调节激光束偏振状态，经过透镜组、光学衰减器将激光耦合进入光纤，由光纤输出的光由图像传感器接收。本发明独立设计的光纤扰模器件及其扰动装置与光纤之间实现了空间分离，便于应用于不同光学传输系统中，同时避免对光纤的损坏。本发明具有调制速度快，调控性能高，灵活性好，易于维修调整，经济实用的优点。

Description

一种光纤出射光斑强度均匀化扰模装置
技术领域
本发明涉及光纤传感领域，具体是一种用于大口径多模光纤出射光斑强度均匀化扰模装置。
背景技术
随着光纤技术的发展，出现了众多不同类型的光纤。其中，大口径多模光纤由于具有多传输模态、低传输损耗、高传输效率、高透过率等优点，受到越来越多的社会的关注。
当大口径多模光纤用于光信息传输时，由于被传输的光经过一个限制光透射的分量的变换时引起光纤出射光斑强度分布发生变化，即产生模式噪声。模式噪声的存在，使图像经过光纤传输之后出现有散斑现象，即光纤出射光斑强度均匀性降低，该现象已经成为制约大口径多模光纤应用快速发展以及市场化的主要原因之一。
因此，人们根据模式噪声的诱发原因不断提出控制多模光纤模式噪声的扰膜装置和方法。业内现有方式为通过挤压光纤的工作区间，对光纤中的高阶模进行混合（专利CN1862248），该结构直接作用于光纤上，不能定量对扰模效果以及出射光斑强度分布进行调控，而且虽然考虑了对光纤进行一定的保护，但仍对光纤的耐用性要求高，长期应用较不现实。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单的对大口径多模光纤出射光斑进行均匀化处理的光纤扰模装置。
本发明的目的是这样实现的：
光纤出射光斑强度均匀化扰模装置，由激光器输出的激光依次经过孔径光阑过滤后由扩束器调节激光束光斑大小及其发散角，通过光纤扰模装置调整激光束中不同模式光的入射角度，通过偏振器调节激光束偏振状态，经过透镜组、光学衰减器将激光耦合进入光纤，由光纤输出的光由图像传感器接收。
光纤扰模装置包括扰模器件以及机械振动架，机械振动架包括由机械框架夹板安装在一套四维调节架上，通过电动机和驱动电路控制机械框架夹板的振动方向和频率，扰模器件安装在机械框架夹板上。
扰模器件是透射率大于85%，粗糙度为微米量级的透明介质。
本发明的有益效果在于：
本发明独立设计的光纤扰模器件及其扰动装置与光纤之间实现了空间分离，便于应用于不同光学传输系统中，同时避免对光纤的损坏。本发明具有调制速度快，调控性能高，灵活性好，易于维修调整，经济实用的优点。
附图说明
图1是本发明光纤扰模装置系统的示意图；
图2是本发明光纤扰模装置结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明采用四个实施例加以验证说明，其中，具体光纤扰模装置应用于大口径多模光纤光传输系统的实施示意图参见附图1；附图1中用于大口径多模光纤出射光斑强度均匀化的扰模装置结构示意图参见附图2。
如图1是在本发明实施例中采用光纤扰模装置应用于大口径多模光纤光传输系统的实施示意图：包括激光器1、孔径光阑2、扩束器3、光纤扰模装置4、偏振器5、透镜组6、光学衰减器7、多模光纤8、光纤三维调节架9、图像传感器CCD10、数据采集系统11。其中，采用的孔径光阑直径2为500μm；采用的多模光纤8为阶跃型多模光纤，长度为6m，芯径直径为320μm；采用的图像传感器CCD10像素大小为5.2μm*5.2μm。
如图2是用于大口径多模光纤出射光斑强度均匀化的扰模装置实施结构示意图。本发明的光纤扰模装置主要由扰模器件16和光纤扰模的扰动装置两部分构成。在本发明四个实施例中，光纤扰模的扰动装置主要由四维调节架13、三相同步电动机和机械框架夹板15构成；驱动电路为直流电可调双路稳流稳压电源12。其中，实施例中采用额定功率为2.4kW，额定电压为3.0V，额定电流为5A，额定转速为12000rpm，工作电压范围为DC2.4～3.6V，工作温度为-10°C～60°C的电动机作为电动机14。扰模器件16由机械框架夹板15夹紧并固定在三相同步电动机14上。调节四维调节架13上的水平平移调节器131、竖直方向调节器132、高度调节器133和旋转角度调节架13d，可调节扰模器件的水平位置、竖直方向、高度以及与待调制入射光的角度。调节直流电可调双路稳流稳压电源12的输入电压或输入电流大小，可控制三相同步电动机14转速，进而调控扰模器件16的振动频率。当光纤入射光被振动的扰模器件16调制时，不同模式的光线以与光纤轴成不同角度射入光纤，在输入的总光功率恒定情况下，通过扰模装置改变入射光输入角度以及在光纤中的传播路径和距离，使不同模式的光从光纤入射端到输出端受到不同的相位延迟，从而使光从光纤输入端传播到输出端所经受的模式时间延迟分散度发生改变，达到光纤出射光斑强度均匀分布，光纤末端的出射散斑图样退相关的目的。
实施例1中，采用经过微加工处理的K9玻璃片作为扰模器件16，通过调节光纤扰模的扰动装置使扰模器件16在三维空间内作无规则振动。
实施例2中，采用经过微加工处理的K9玻璃片作为扰模器件16，通过调节光纤扰模的扰动装置使扰模器件16在二维平面内作上下或左右方向的规则振动。
实施例3中，采用经过光学微加工制作而成的硬质聚氯乙烯模作为扰模器件16，通过调节光纤扰模的扰动装置使扰模器件16在三维空间内作无规则振动。
实施例4中，采用经过光学微加工制作而成的硬质聚氯乙烯模作为扰模器件16，通过调节光纤扰模的扰动装置使扰模器件16在二维平面内作上下或左右方向的规则振动。
四个实施例中所采用的两种扰模器件表面都经过特殊设计和光学加工，具有高透射度以及与光源波长尺寸大小相当的粗糙度等物理特性。
以上实施方式意在说明本发明，而绝非对本发明的限制，本领域的技术人员根据描述，在不脱离权利要求及其等同物限定其范围的本发明总体构思的原则下，可以对实施例作出改变。

Claims (3)

1.一种光纤出射光斑强度均匀化扰模装置，其特征在于：激光器输出的激光依次经过孔径光阑过滤后由扩束器调节激光束光斑大小及其发散角，通过光纤扰模装置调整激光束中不同模式光的入射角度，通过偏振器调节激光束偏振状态，经过透镜组、光学衰减器将激光耦合进入光纤，由光纤输出的光由图像传感器接收。
2.根据权利要求1所述的一种光纤出射光斑强度均匀化扰模装置，其特征在于：所述的光纤扰模装置包括扰模器件以及机械振动架，机械振动架包括由机械框架夹板安装在一套四维调节架上，通过电动机和驱动电路控制机械框架夹板的振动方向和频率，扰模器件安装在机械框架夹板上。
3.根据权利要求1或2所述的一种光纤出射光斑强度均匀化扰模装置，其特征在于：所述的扰模器件是透射率大于85%，粗糙度为微米量级的透明介质。
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