CN103113021A - 搓扭角度可调的光纤搓扭设备及光纤搓扭方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种搓扭角度可调的光纤搓扭设备及光纤搓扭方法，涉及光纤领域，该光纤搓扭设备包括第一搓扭轮、第二搓扭轮、第一传动机构、第二传动机构、第一旋转电机、第二旋转电机、导线、智能控制器，第一搓扭轮通过第一传动机构与第一旋转电机相连，第二搓扭轮通过第二传动机构与第二旋转电机相连，第一旋转电机、第二旋转电机均通过导线与智能控制器相连，第一传动机构、第二传动机构对称分布，第一旋转电机、第二旋转电机的旋转方向相反。本发明能实现任意角度的搓扭及对光纤的不同搓扭圈数，快速切换搓扭方向，拉制的光纤的PMD稳定控制在0.2ps/km1/2以下。

Description

搓扭角度可调的光纤搓扭设备及光纤搓扭方法
技术领域
本发明涉及光纤领域，特别是涉及一种搓扭角度可调的光纤搓扭设备及光纤搓扭方法。
背景技术
当光纤的结构尺寸使光纤的归一化频率满足条件V＜2.405时，光纤中将只传输基模HE11，而基模HE11包含两个相互正交的本征模HE11x和HE11y，两个本征模HE11x和HE11y在光纤中沿光纤轴的z方向传播，这时，光纤的传输特性取决于光纤本身是否存在着双折射现象。当单模光纤为理想情况，即其横截面无畸变，为完整的真正圆，并且纤芯内也无内应力，光纤本身是直的，其折射率沿光纤轴也是均匀的。这时，两个本征偏振模HE11x和HE11y在光纤中传输就象在各向同性介质中传输时一样，其振幅和传播常数都一样，并且在传输过程中不变，此时光纤中没有偏振模色散产生。
实际的单模光纤并非是理想的。例如，由于技术上或工艺上的原因，在拉制过程中使光纤纤芯发生几何畸变，呈现椭圆；光纤由于挤压、弯曲或扭转，使纤芯受到非对称的横向应力作用以及外部电场、磁场和温度的影响。所有这些因素，都会使光纤芯部的折射率在光纤横截面上发生各向异性的分布，而且在光纤的轴向方向发生不均匀分布。由于上述诸多因素的影响，其中两个相互正交的偏振模HE11x和HE11y，在传输过程中不再简并，而是出现了传播常数差，即βx≠βy。这时，光纤中不仅出现双折射现象，而且光纤中的偏振态也极不稳定，随着传输距离的增长，其偏振面将要发生旋转。
由于两个本征偏振模HE11x和HE11y受单模光纤双折射的影响，在传输过程中产生了传播常数差Δβ和功率交换，前者叫做失谐或自耦合，后者叫做能量交换或互耦合。双折射现象可以由失谐或模间耦合单独或联合产生。某些微扰，例如光纤大半径均匀弯曲，仅引起HE11x和HE11y自耦合而不产生互耦合，即仅存在失谐，这种情况下的双折折射称为线双折射。某些不破坏光纤结构对称性的微扰，例如不影响光纤圆结构，仅产生应力光弹性效应的纯扭转光纤，将引起HE11x和HE11y的互耦合，但不产生自耦合，即无失谐，Δβ=0，这称为圆双折射，它使入射线偏振模变成左、右旋圆偏振模。光纤几何形状微变的双折射多半属于线双折射，而光纤应力弹光效应引起的双折射多半是圆双折射。如果圆双折射的旋光方向与线双折射的偏振面旋转方向相反，则两种双折射有互相补偿作用，因此光纤扭转有对光纤椭圆变形双折射互补的效果。双折射使单模光纤实质上变成了“双模”光纤，HE11x和HE11y之间的Δβ引起模间色散，从而形成PMD（PolarizationMode Dispersion，偏振模色散)。
ITU-T(International Telecommunication Union TelecommunicationStandardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门）将偏振模色散系数PMD区分为两种情况：（1）短光纤（弱模耦合）：PMD=ps/L，pm/L或pr/L，单位为ps/km，L为光纤长度；（2）长光纤（强模耦合）：
Figure BDA00002728528200021
单位为
Figure BDA00002728528200022
强模耦合在安装的光缆中典型的长度为2km以上能观测到。大多数情况下，偏振模色散系数PMD应当用强模耦合式来计算。由于单模光纤偏振模色散PMD的随机统计特性，单模光纤偏振模色散PMD的瞬时值有可能达到平均值的3倍。因此，为保证信号功率损失在1dB以下，偏振模色散PMD的平均值必须小于系统比特率的1比特周期的1/10。在强模耦合的情况下，PMD与光纤长度的平方根成正比，在一定的高传输速率下，PMD是限制系统传输距离的主要限制因素之一。
为了减小光纤的偏振，稳定光纤中光的偏振状态，可以从两方面着手：（1）提高做棒工艺，改善光纤对称性，减小光纤本征双折射；（2）利用搓扭技术，拉制旋转光纤。光纤的搓扭技术又分为两种情况：（1）在高温炉内拉制时旋转光棒，使光纤形成周期旋转的结构；（2）在高温炉内拉制时，旋转处于熔融状态的光纤。旋转光棒是比较复杂的一项工艺，在高速拉丝时高速旋转一根笨重且通常不太平衡的光棒是一个风险较大的工程难题。例如，10m/s的拉丝速度，需要光棒以2400rpm的速度旋转，来取得4圈/米的扭转，所以控制光纤PMD的做法一般是利用搓扭设备旋转已完成涂覆和固化的光纤：在光纤收线前安装一个PMD扰模装置，通过正反方向搓动光纤，使在软化温度以上位置处的光纤发生正反方向的周期性扭转，从而使光纤在冷却后单位长度内保持一定的扭转圈数，降低光纤的双折射或增加模式耦合。
目前高速发展的光纤通信系统对单模光纤的偏振模色散PMD的质量要求较高，尤其是高速发展的超长距离、超大容量、超高速率（例如100Gb/s)的光纤通信系统，往往要求控制光纤的PMD在0.1ps/km1/2以下，有的甚至要求控制光纤的PMD在0.05ps/km1/2以下。目前常见的光纤搓动方式有恒定速度搓动光纤和正弦方式搓动光纤，可以获得的光纤搓扭圈数在50圈/米以下，这两种搓扭方式均无法实现光纤正反两个方向的均匀对称搓扭，拉制的光纤的PMD无法稳定控制在0.2ps/km1/2以下。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种搓扭角度可调的光纤搓扭设备及光纤搓扭方法，能够实现任意角度的搓扭及对光纤的不同搓扭圈数，快速切换搓扭方向，有效降低受搓光纤的偏振模色散，拉制的光纤的PMD稳定控制在0.2ps/km1/2以下。
本发明提供的搓扭角度可调的光纤搓扭设备，包括第一搓扭轮、第二搓扭轮、第一传动机构、第二传动机构、第一旋转电机、第二旋转电机、导线、智能控制器，其特征在于：所述第一搓扭轮通过第一传动机构与第一旋转电机相连，第二搓扭轮通过第二传动机构与第二旋转电机相连，第一旋转电机、第二旋转电机均通过导线与智能控制器相连，第一传动机构、第二传动机构对称分布，第一旋转电机、第二旋转电机的旋转方向相反，智能控制器设定第一旋转电机、第二旋转电机的旋转频率和旋转幅度及第一旋转电机与第二旋转电机切换的速度，第一旋转电机通过第一传动机构带动第一搓扭轮转动，第二旋转电机通过第二传动机构带动第二搓扭轮向相反的方向转动；在智能控制器的控制下，第一旋转电机与第二旋转电机不断切换运转，第一搓扭轮与第二搓扭轮沿相反方向转动，第一搓扭轮和第二搓扭轮的中心线成一定夹角，夹在第一搓扭轮和第二搓扭轮之间的光纤在第一搓扭轮、第二搓扭轮的反向转动下被搓动。
在上述技术方案的基础上，所述第一传动机构包括第一皮带、第二皮带、第一旋转轮、第一活动杆、第一滑动平台、第一扭臂轮、第一扭臂杆、第一托架和第一支撑杆，第一旋转电机通过第一皮带与第一旋转轮相连，第二旋转电机通过第二皮带与第一旋转轮相连，第一旋转轮与第一活动杆的底部相连，第一活动杆的顶部设置有水平布置的第一滑动平台；第一扭臂杆的一端装有第一扭臂轮，第一扭臂轮通过弹簧与第一活动杆相连，使第一扭臂轮在第一滑动平台上向前或向后运动；第一扭臂杆的另一端与第一支撑杆的一端相连，第一支撑杆的另一端固定有第一搓扭轮，第一支撑杆放置在第一托架上，第一支撑杆经第一托架托住向前或向后运动，带动第一搓扭轮向前或向后运动，夹紧或松开光纤。
在上述技术方案的基础上，所述第二传动机构包括第三皮带、第四皮带、第二旋转轮、第二活动杆、第二滑动平台、第二扭臂轮、第二扭臂杆、第二托架和第二支撑杆，第一旋转电机通过第三皮带与第二旋转轮相连，第二旋转电机通过第四皮带与第二旋转轮相连，第二旋转轮与第二活动杆的底部相连，第二活动杆的顶部设置有水平布置的第二滑动平台，第二扭臂杆的一端装有第二扭臂轮，第二扭臂轮通过弹簧与第二活动杆相连，使第二扭臂轮在第二滑动平台上向前或向后运动；第二扭臂杆的另一端与第二支撑杆的一端相连，第二支撑杆的另一端固定有第二搓扭轮，第二支撑杆放置在第二托架上，第二支撑杆与第一支撑杆相向布置，第二支撑杆经第二托架托住在第二托架上向前或向后运动，带动第二搓扭轮向前或向后运动，夹紧或松开光纤。
在上述技术方案的基础上，所述第一搓扭轮的中心线与第二搓扭轮的中心线形成的夹角为0~180度。
在上述技术方案的基础上，所述第一搓扭轮的中心线与第二搓扭轮的中心线形成的夹角为40~120度。
在上述技术方案的基础上，所述第一搓扭轮的中心线与第二搓扭轮的中心线形成的夹角为20~60度。
本发明还提供一种基于上述光纤搓扭设备的光纤搓扭方法，包括以下步骤：
S1、第一旋转电机启动后沿顺时针方向旋转时，第一旋转电机通过第一皮带带动第一旋转轮沿顺时针方向旋转，第一旋转轮带动第一活动杆向上运动，第一活动杆推动第一扭臂轮向上运动，第一扭臂轮通过第一扭臂杆带动第一支撑杆在第一托架上运动，第一支撑杆带动第一搓扭轮沿顺时针方向转动；第一旋转电机通过第三皮带带动第二旋转轮沿顺时针方向旋转，第二旋转轮带动第二活动杆向上运动，第二活动杆推动第二扭臂轮向上运动，第二扭臂轮通过第二扭臂杆带动第二支撑杆在第二托架上运动，第二支撑杆带动第二搓扭轮沿逆时针方向转动；在第一搓扭轮沿顺时针方向转动、第二搓扭轮沿逆时针方向转动、且第一搓扭轮和第二搓扭轮的中心线成一定夹角的情况下，夹在第一搓扭轮和第二搓扭轮之间的光纤受到第一搓扭轮和第二搓扭轮转动后形成的扭力作用，沿逆时针方向旋转一段时间；
S2、停止第一旋转电机，启动第二旋转电机，第二旋转电机启动后沿逆时针方向旋转时，第二旋转电机通过第二皮带带动第一旋转轮沿逆时针方向旋转，第一旋转轮带动第一活动杆向下运动，第一活动杆推动第一扭臂轮向下运动，第一扭臂轮通过第一扭臂杆带动第一支撑杆在第一托架上运动，第一支撑杆带动第一搓扭轮沿逆时针方向转动；第二旋转电机通过第四皮带带动第二旋转轮沿逆时针方向旋转，第二旋转轮带动第二活动杆向下运动，第二活动杆推动第二扭臂轮向下运动，第二扭臂轮通过第二扭臂杆带动第二支撑杆在第二托架上运动，第二支撑杆带动第二搓扭轮沿顺时针方向转动；在第一搓扭轮沿逆时针方向转动、第二搓扭轮沿顺时针方向转动、且第一搓扭轮和第二搓扭轮的中心线成一定夹角的情况下，夹在第一搓扭轮和第二搓扭轮之间的光纤受到第一搓扭轮和第二搓扭轮转动后形成的扭力作用，沿顺时针方向旋转一段时间；在智能控制器的控制下，第一旋转电机与第二旋转电机不断切换运转，第一搓扭轮与第二搓扭轮沿相反方向转动，使光纤被搓动。
在上述技术方案的基础上，所述第一搓扭轮的中心线与第二搓扭轮的中心线形成的夹角为0~180度。
在上述技术方案的基础上，所述第一搓扭轮的中心线与第二搓扭轮的中心线形成的夹角为40~120度。
在上述技术方案的基础上，所述第一搓扭轮的中心线与第二搓扭轮的中心线形成的夹角为20~60度。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
（1）本发明通过两个旋转电机共同驱动水平平台的上下运动，上下运动的活动杆带动搓扭轮来回搓扭，能够实现任意角度的搓扭及对光纤的不同搓扭圈数，并通过两个可上下运动的水平平台及可在水平平台上前后滑动的扭臂轮来带动搓扭轮的扭转，建立施加给光纤的对称良好的弹光效应，实现正反两个方向的光纤搓扭时的均匀受力，降低光纤经搓扭后的扭转程度，从而降低光纤扭转对后续成缆等工序的影响。
（2）本发明通过设计具有弹性的附加固定装置和可上推与下拉的连动搓扭轮装置，实现了大角度的光纤搓扭，并且这个连动搓扭装置可以很方便的快速运动，使光纤不仅得到大角度的搓扭，而且搓扭的来回方向切换速度非常快，光纤的PMD可控制到0.02ps/km1/2以下，能够有效降低受搓光纤的偏振模色散。
（3）本发明通过智能控制器协调控制旋转电机的速度，来回搓扭的速度可以调至与拉丝速度匹配，当拉丝速度加快时，搓扭正反两个方向的来回频率也加快，实现光纤正反两个方向的均匀对称搓扭，光纤的搓扭圈速达到120圈/米以上，光纤的扭转角度控制在360度以内，得到的光纤的PMD可控制在0.02ps/km1/2以下，满足高速发展的超长距离、超大容量、超高速率的光纤通信系统的传输要求。
（4）本发明采用两个旋转方向相反的电机分别带动对应的活动杆，并通过智能控制器在两个电机之间来回快速切换，能够实现高速的搓扭频率和光纤搓扭的来回快速切换，有效提高搓扭角度和搓扭频率，提升光纤的搓扭圈数，提升光纤的偏振模色散品质。
（5）本发明还能够实现光纤的不对称搓扭，使光纤只朝一个方向旋转，从而得到某些特殊场合下所需的只朝一个方向旋转的光纤。
附图说明
图1是本发明实施例中光纤搓扭设备的结构示意图。
图2是本发明实施例中例1~6的偏振模色散测试曲线图。
图中：1-光纤，2-第一搓扭轮，3-第二搓扭轮，4-第一支撑杆，5-第二支撑杆，6-第一托架，7-第二托架，8-第一扭臂杆，9-第二扭臂杆，10-第一扭臂轮，11-第二扭臂轮，12-第一滑动平台，13-第二滑动平台，14-第一活动杆，15-第二活动杆，16-第一旋转轮，17-第二旋转轮，18-第旋转电机，19-第二旋转电机，20-第一皮带，21-第二皮带，22-第三皮带，23-第四皮带，24-导线，25-智能控制器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明实施例提供一种搓扭角度可调的光纤搓扭设备，包括第一搓扭轮2、第二搓扭轮3、第一传动机构、第二传动机构、第一旋转电机18、第二旋转电机19、导线24、智能控制器25，第一搓扭轮2通过第一传动机构与第一旋转电机18相连，第二搓扭轮3通过第二传动机构与第二旋转电机19相连，第一旋转电机18、第二旋转电机19均通过导线24与智能控制器25相连，第一传动机构、第二传动机构对称分布，第一旋转电机18、第二旋转电机19的旋转方向相反。
智能控制器25设定第一旋转电机18、第二旋转电机19的旋转频率和旋转幅度及第一旋转电机18与第二旋转电机19切换的速度，第一旋转电机18通过第一传动机构带动第一搓扭轮2转动，第二旋转电机19通过第二传动机构带动第二搓扭轮3向相反的方向转动，第一搓扭轮2和第二搓扭轮3的中心线成一定夹角，夹在第一搓扭轮2和第二搓扭轮3之间的光纤1在第一搓扭轮2、第二搓扭轮3的反向转动下旋转，在智能控制器25的控制下，第一旋转电机18与第二旋转电机19不断切换运转，第一搓扭轮2与第二搓扭轮3沿相反方向转动，从而使光纤1被搓动。
第一搓扭轮2的中心线与第二搓扭轮3的中心线形成的夹角为0~180度，优选为40~120度，进一步优选为20~60度。
第一传动机构包括第一皮带20、第二皮带21、第一旋转轮16、第一活动杆14、第一滑动平台12、第一扭臂轮10、第一扭臂杆8、第一托架6和第一支撑杆4，第一旋转电机18通过第一皮带20与第一旋转轮16相连，第二旋转电机19通过第二皮带21与第一旋转轮16相连，第一旋转轮16与第一活动杆14的底部相连，第一活动杆14的顶部设置有水平布置的第一滑动平台12，第一活动杆14可以上下活动。第一扭臂杆8的一端装有第一扭臂轮10，第一扭臂轮10通过弹簧与第一活动杆14相连，使得第一扭臂轮10可在第一滑动平台12上向前或向后运动；第一扭臂杆8的另一端与第一支撑杆4的一端相连，第一支撑杆4的另一端固定有第一搓扭轮2，第一支撑杆4放置在第一托架6上，第一支撑杆4经第一托架6托住，可以向前或向后运动，带动第一搓扭轮2向前或向后运动，从而夹紧或松开光纤1。
第二传动机构包括第三皮带22、第四皮带23、第二旋转轮17、第二活动杆15、第二滑动平台13、第二扭臂轮11、第二扭臂杆9、第二托架7和第二支撑杆5，第一旋转电机18通过第三皮带22与第二旋转轮17相连，第二旋转电机19通过第四皮带23与第二旋转轮17相连，第二旋转轮17与第二活动杆15的底部相连，第二活动杆15的顶部设置有水平布置的第二滑动平台13，第二活动杆15可以上下活动，第二扭臂杆9的一端装有第二扭臂轮11，第二扭臂轮11通过弹簧与第二活动杆15相连，使得第二扭臂轮11可在第二滑动平台13上向前或向后运动；第二扭臂杆9的另一端与第二支撑杆5的一端相连，第二支撑杆5的另一端固定有第二搓扭轮3，第二支撑杆5放置在第二托架7上，第二支撑杆5与第一支撑杆4相向布置，第二支撑杆5经第二托架7托住，在第二托架7上可以向前或向后运动，带动第二搓扭轮3向前或向后运动，从而夹紧或松开光纤1。
基于上述光纤搓扭设备的光纤搓扭方法，包括以下步骤：
S1、第一旋转电机18启动后沿顺时针方向旋转时，第一旋转电机18通过第一皮带20带动第一旋转轮16沿顺时针方向旋转，第一旋转轮16带动第一活动杆14向上运动，第一活动杆14推动第一扭臂轮10向上运动，第一扭臂轮10通过第一扭臂杆8带动第一支撑杆4在第一托架6上运动，第一支撑杆4带动第一搓扭轮2沿顺时针方向转动；第一旋转电机18通过第三皮带22带动第二旋转轮17沿顺时针方向旋转，第二旋转轮17带动第二活动杆15向上运动，第二活动杆15推动第二扭臂轮11向上运动，第二扭臂轮11通过第二扭臂杆9带动第二支撑杆5在第二托架7上运动，第二支撑杆5带动第二搓扭轮3沿逆时针方向转动；在第一搓扭轮2沿顺时针方向转动、第二搓扭轮3沿逆时针方向转动、且第一搓扭轮2和第二搓扭轮3的中心线成一定夹角的情况下，夹在第一搓扭轮2和第二搓扭轮3之间的光纤1受到第一搓扭轮2和第二搓扭轮3转动后形成的扭力作用，沿逆时针方向旋转一段时间；第一搓扭轮2的中心线与第二搓扭轮3的中心线形成的夹角为0~180度，优选为40~120度，进一步优选为20~60度。
S2、停止第一旋转电机18，启动第二旋转电机19，第二旋转电机19启动后沿逆时针方向旋转时，第二旋转电机19通过第二皮带21带动第一旋转轮16沿逆时针方向旋转，第一旋转轮16带动第一活动杆14向下运动，第一活动杆14推动第一扭臂轮10向下运动，第一扭臂轮10通过第一扭臂杆8带动第一支撑杆4在第一托架6上运动，第一支撑杆4带动第一搓扭轮2沿逆时针方向转动；第二旋转电机19通过第四皮带23带动第二旋转轮17沿逆时针方向旋转，第二旋转轮17带动第二活动杆15向下运动，第二活动杆15推动第二扭臂轮11向下运动，第二扭臂轮11通过第二扭臂杆9带动第二支撑杆5在第二托架7上运动，第二支撑杆5带动第二搓扭轮3沿顺时针方向转动；在第一搓扭轮2沿逆时针方向转动、第二搓扭轮3沿顺时针方向转动、且第一搓扭轮2和第二搓扭轮3的中心线成一定夹角的情况下，夹在第一搓扭轮2和第二搓扭轮3之间的光纤1受到第一搓扭轮2和第二搓扭轮3转动后形成的扭力作用，沿顺时针方向旋转一段时间；在智能控制器25的控制下，第一旋转电机18与第二旋转电机19不断切换运转，第一搓扭轮2与第二搓扭轮3沿相反方向转动，从而使光纤1被搓动。
在实际使用过程中，可以通过PLC（Programmable LogicController，可编程逻辑控制器）智能控制两个旋转电机，在PLC内输入两个旋转电机的控制参数，可以分别控制两个旋转电机的轮流运行时间及中间的间隔时间。当启动某一个旋转电机的时候，该旋转电机按顺时针方向旋转，从而带动两个活动杆向上运动，活动杆向上撑起扭臂轮，使其向上运动一段距离，从而通过扭臂杆和支撑杆的传递，带动两个搓扭轮分别向左和向右扭动一定角度，以搓扭光纤。搓扭一段时间后，该旋转电机停止旋转，启动另一旋转电机，该旋转电机按逆时针方向旋转，从而带动两个活动杆向下运动，进而带动与滑动平台固定的扭臂轮向下运动一段距离，从而通过扭臂杆和支撑杆的传递，带动两个搓扭轮分别向右和向做扭动一定角度，从而以与上一个时间段相反方向的力搓扭光纤。
两个扭臂轮在上下运动过程中，都是在一个水平的平台上运动，因此在两个方向来回搓扭光纤的过程中，搓扭轮所受的来自扭臂轮的作用力相同，均只有支撑杆施加的加持力。这样，光纤所受的搓扭力，在来回正反两个方向的搓扭过程中，均保持一致，从而使光纤两个方向的搓扭圈数保持一致，进而实现了光纤搓扭的平衡对称，这样得到的光纤的扭转特性和PMD特性都将保持在良好的状态。
本发明实施例通过活动杆的上下活动带动搓扭轮来回扭动，能够实现任意角度的搓扭，两个搓扭轮的中心线形成的夹角为0~180度，两个搓扭轮可经扭臂轮带动实现完全水平的对称性扭动。搓扭轮正向和反向的搓扭角度范围在0～45度，即最大搓扭夹角在90度，最佳搓扭夹角在20～60度之间，来回搓扭的速度可以与拉丝速度匹配，当拉丝速度快时，则搓扭正反两个方向的来回频率也加快。在实际使用过程中，两个搓扭轮中心线的夹角达到90度后发生翻转，因此，从使用角度而言，两个搓扭轮的中心线形成的夹角控制在90度以内，即可实现较大的搓扭圈数，通过智能控制器调节两个旋转电机的频率，可实现最高达120圈/米以上的搓扭速度，能够满足目前降低光纤的偏振模色散的需求。
下面结合表1来说明本发明的效果。
参见表1所示，例1~6分别给出了两个搓扭轮的中心线形成的夹角从0度变化到90度时，对应的光纤搓扭圈数以及得到的光纤搓扭后的PMD测试数值和光纤拉制后的扭转角度。在拉制光棒的过程中，当两个搓扭轮的中心线形成的夹角设定为0度时，光纤搓扭设备没有发生作用，这时得到的光纤PMD和光纤扭转角度为未搓扭时的数值，然后逐渐加大两个搓扭轮的中心线形成的夹角，从10度、20度逐渐增加到90度。
表1、例1~6的不同搓扭轮夹角设定条件下光纤搓扭圈数与PMD特性
例1 例2 例3 例4 例5 例6
两个搓扭轮中心线的夹角（度） 0 10 20 40 60 90
实测搓扭圈数（圈/米） - 35 113 125 121 95
搓扭后光纤PMD（ps/km1/2) 0.149 0.075 0.031 0.015 0.018 0.025
光纤下垂10米扭转度数(度) 250 270 320 345 325 300
表1中的例1为没有搓扭即两个搓扭轮的中心线形成的夹角为0度时的情况，此时虽然光纤本身在拉制过程中也会旋转，但由于旋转圈数过低，低于测试仪表的反应精度，故没有测得相关的搓扭圈数。其后，开启搓扭轮，在智能控制器25中设定两个搓扭轮的中心线形成的夹角依次为10度、20度、40度、60度、90度，两个旋转电机的切换频率最快，旋转速度与拉丝速度匹配，这样得到了例2~6，例1~6的PMD测试曲线参见图2所示。从图2中可以看到：例3、例4、例5的搓扭圈数最高，均达到了100圈/米的速度，其中最高圈数出现在例4，达到125圈/米，对应的光纤扭转角度为345度，对应的光纤的PMD数值为0.015ps/km1/2，这个水平相比没有搓扭前的例1降低了近10倍，可见本发明实施例中的光纤搓扭设备具有良好的PMD控制性能，光纤自然下垂放置10米，沿同一方向的扭转度数小于360度（1圈），光纤的扭转没有发生太大恶化。
在实际应用场景中，如果需要得到光纤不对称的搓扭圈数，则可通过智能控制器25控制两个旋转电机，例如设定第一旋转电机18始终工作或是设定第二旋转电机19始终工作。在本实施例中，设定第一旋转电机18始终旋转，第二旋转电机19不工作。两个搓扭轮的中心线形成的夹角为12度，这样得到的光纤，经测试，由于总是往一个方向旋转，其搓扭圈数与两个方向对称搓扭的效果有降低，其搓扭圈数为25圈/米，光纤自然下垂放置10米的扭转角度达到了5圈，这样得到的光纤的PMD特性相比没有搓扭前有增大趋势，从0.152增大到了0.531，可见不对称的光纤旋转对光纤的PMD控制是有不利影响的。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型属在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种搓扭角度可调的光纤搓扭设备，包括第一搓扭轮（2）、第二搓扭轮（3）、第一传动机构、第二传动机构、第一旋转电机（18）、第二旋转电机（19）、导线（24）、智能控制器（25），其特征在于：所述第一搓扭轮（2）通过第一传动机构与第一旋转电机（18）相连，第二搓扭轮（3）通过第二传动机构与第二旋转电机（19）相连，第一旋转电机（18）、第二旋转电机（19）均通过导线（24）与智能控制器（25）相连，第一传动机构、第二传动机构对称分布，第一旋转电机（18）、第二旋转电机（19）的旋转方向相反，智能控制器（25）设定第一旋转电机（18）、第二旋转电机(19）的旋转频率和旋转幅度及第一旋转电机（18）与第二旋转电机（19）切换的速度，第一旋转电机（18）通过第一传动机构带动第一搓扭轮（2）转动，第二旋转电机（19）通过第二传动机构带动第二搓扭轮（3）向相反的方向转动；在智能控制器(25)的控制下，第一旋转电机（18）与第二旋转电机（19)不断切换运转，第一搓扭轮（2）与第二搓扭轮（3）沿相反方向转动，第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）的中心线成一定夹角，夹在第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）之间的光纤（1）在第一搓扭轮（2）、第二搓扭轮（3）的反向转动下被搓动。
2.如权利要求1所述的搓扭角度可调的光纤搓扭设备，其特征在于：所述第一传动机构包括第一皮带（20）、第二皮带（21）、第一旋转轮（16）、第一活动杆（14）、第一滑动平台（12）、第一扭臂轮（10）、第一扭臂杆（8）、第一托架（6）和第一支撑杆（4），第一旋转电机（18）通过第一皮带（20）与第一旋转轮（16）相连，第二旋转电机（19）通过第二皮带（21）与第一旋转轮（16）相连，第一旋转轮（16）与第一活动杆（14）的底部相连，第一活动杆（14）的顶部设置有水平布置的第一滑动平台（12）；第一扭臂杆（8）的一端装有第一扭臂轮（10），第一扭臂轮（10）通过弹簧与第一活动杆（14）相连，使第一扭臂轮（10）在第一滑动平台（12）上向前或向后运动；第一扭臂杆（8）的另一端与第一支撑杆（4）的一端相连，第一支撑杆（4）的另一端固定有第一搓扭轮（2），第一支撑杆（4）放置在第一托架（6）上，第一支撑杆（4）经第一托架（6）托住向前或向后运动，带动第一搓扭轮（2）向前或向后运动，夹紧或松开光纤（1）。
3.如权利要求2所述的搓扭角度可调的光纤搓扭设备，其特征在于：所述第二传动机构包括第三皮带（22）、第四皮带(23）、第二旋转轮（17）、第二活动杆（15）、第二滑动平台(13）、第二扭臂轮（11）、第二扭臂杆（9）、第二托架(7)和第二支撑杆（5），第一旋转电机（18）通过第三皮带(22)与第二旋转轮（17）相连，第二旋转电机（19）通过第四皮带(23)与第二旋转轮（17）相连，第二旋转轮（17）与第二活动杆(15)的底部相连，第二活动杆（15）的顶部设置有水平布置的第二滑动平台（13），第二扭臂杆（9）的一端装有第二扭臂轮(11)，第二扭臂轮（11）通过弹簧与第二活动杆（15）相连，使第二扭臂轮（11）在第二滑动平台（13）上向前或向后运动；第二扭臂杆（9）的另一端与第二支撑杆（5）的一端相连，第二支撑杆（5）的另一端固定有第二搓扭轮（3），第二支撑杆（5）放置在第二托架（7）上，第二支撑杆（5）与第一支撑杆（4）相向布置，第二支撑杆（5）经第二托架（7）托住在第二托架（7）上向前或向后运动，带动第二搓扭轮（3）向前或向后运动，夹紧或松开光纤（1）。
4.如权利要求1或2或3所述的搓扭角度可调的光纤搓扭设备，其特征在于：所述第一搓扭轮（2）的中心线与第二搓扭轮（3）的中心线形成的夹角为0~180度。
5.如权利要求4所述的搓扭角度可调的光纤搓扭设备，其特征在于：所述第一搓扭轮（2）的中心线与第二搓扭轮（3）的中心线形成的夹角为40~120度。
6.如权利要求5所述的搓扭角度可调的光纤搓扭设备，其特征在于：所述第一搓扭轮（2）的中心线与第二搓扭轮（3）的中心线形成的夹角为20~60度。
7.基于权利要求3所述搓扭角度可调的光纤搓扭设备的光纤搓扭方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、第一旋转电机（18）启动后沿顺时针方向旋转时，第一旋转电机（18）通过第一皮带（20）带动第一旋转轮（16）沿顺时针方向旋转，第一旋转轮（16）带动第一活动杆(14）向上运动，第一活动杆（14）推动第一扭臂轮（10)向上运动，第一扭臂轮（10）通过第一扭臂杆（8）带动第一支撑杆(4)在第一托架（6）上运动，第一支撑杆（4）带动第一搓扭轮(2)沿顺时针方向转动；第一旋转电机（18）通过第三皮带(22)带动第二旋转轮（17）沿顺时针方向旋转，第二旋转轮(17)带动第二活动杆（15）向上运动，第二活动杆（15）推动第二扭臂轮(11）向上运动，第二扭臂轮（11）通过第二扭臂杆（9）带动第二支撑杆（5）在第二托架（7）上运动，第二支撑杆（5）带动第二搓扭轮（3）沿逆时针方向转动；在第一搓扭轮（2）沿顺时针方向转动、第二搓扭轮（3）沿逆时针方向转动、且第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）的中心线成一定夹角的情况下，夹在第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）之间的光纤（1）受到第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）转动后形成的扭力作用，沿逆时针方向旋转一段时间；
S2、停止第一旋转电机（18），启动第二旋转电机（19），第二旋转电机（19）启动后沿逆时针方向旋转时，第二旋转电机（19）通过第二皮带（21）带动第一旋转轮（16）沿逆时针方向旋转，第一旋转轮（16）带动第一活动杆（14）向下运动，第一活动杆（14）推动第一扭臂轮（10）向下运动，第一扭臂轮（10）通过第一扭臂杆（8）带动第一支撑杆（4）在第一托架（6）上运动，第一支撑杆（4）带动第一搓扭轮（2）沿逆时针方向转动；第二旋转电机（19）通过第四皮带（23）带动第二旋转轮（17）沿逆时针方向旋转，第二旋转轮（17）带动第二活动杆（15）向下运动，第二活动杆(15)推动第二扭臂轮（11）向下运动，第二扭臂轮（11）通过第二扭臂杆（9）带动第二支撑杆（5）在第二托架（7）上运动，第二支撑杆（5）带动第二搓扭轮（3）沿顺时针方向转动；在第一搓扭轮（2）沿逆时针方向转动、第二搓扭轮（3）沿顺时针方向转动、且第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）的中心线成一定夹角的情况下，夹在第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）之间的光纤(1)受到第一搓扭轮（2）和第二搓扭轮（3）转动后形成的扭力作用，沿顺时针方向旋转一段时间；在智能控制器(25)的控制下，第一旋转电机（18）与第二旋转电机（19）不断切换运转，第一搓扭轮（2）与第二搓扭轮（3）沿相反方向转动，使光纤（1)被搓动。
8.如权利要求7所述的光纤搓扭方法，其特征在于：所述第一搓扭轮（2）的中心线与第二搓扭轮（3）的中心线形成的夹角为0~180度。
9.如权利要求8所述的光纤搓扭方法，其特征在于：所述第一搓扭轮（2）的中心线与第二搓扭轮（3）的中心线形成的夹角为40~120度。
10.如权利要求9所述的光纤搓扭方法，其特征在于：所述第一搓扭轮（2）的中心线与第二搓扭轮（3）的中心线形成的夹角为20~60度。
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