CN107515205B - 石英玻璃光纤组分浓度计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法及系统，涉及材料分析和光纤材料领域。基于接收到的芯区的半径和折射率差值以及包层的半径和折射率计算得到该纤芯的折射率随半径变化的分布曲线及数值孔径，操作简单；选择一个芯区进行浓度计算，选择芯区的材料组分，基于所选芯区的折射率差值及所选材料计算得到各组分的浓度，实现通过折射率分布和材料组成确定组分浓度的功能。特别地，针对稀土掺杂的石英玻璃光纤，输入对应的原子比，即可基于本专利提供的算法获得各组分的浓度值，提高了工作效率，大大节省了石英玻璃光纤材料的研发成本。

Description

石英玻璃光纤组分浓度计算方法及系统

技术领域

本发明涉及材料分析和光纤材料领域，具体而言，涉及一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法及系统。

背景技术

近年来，以掺稀土元素的石英玻璃光纤作为增益介质的光纤激光器发展迅速。激光传输用的无源光纤和掺稀土的有源光纤是光纤激光器的关键组成部分。光纤折射率分布是影响激光传输特性的重要参数，光纤折射率分布又取决于其材料组成。

通常对于石英玻璃光纤的研制采用多次迭代的方式来制定工艺配方，即光纤制备完成后测量其折射率分布和组分含量，需要多次重复才能确定制备工艺配方。若其折射率不满足研制要求，还需重新修正工艺配方，再次制备光纤进行测试，耗费大量时间，且研发成本也相对较高。如果能够找到各组分与光纤折射率分布的数学关系，将常用组成材料体系集成到软件平台后，以折射率为基准来确定光纤材料的组分配方，则可以将光纤波导结构设计同光纤材料设计有机结合起来，从而提高工作效率，大大节省光纤材料研发的成本。然而目前并无现成算法和软件平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法及系统，从而可以根据折射率分布曲线和选择的组成材料得到组分浓度，在光纤波导结构和材料组成之间建立一座桥梁，大大提高工作效率。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法，所述石英玻璃光纤组分浓度计算方法包括：

接收输入的至少一个芯区的半径、所述芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值；

基于输入的所述芯区的半径、芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值计算得到纤芯数值孔径和剖面曲线，其中，所述剖面曲线为纤芯折射率差值随半径变化的分布曲线；

基于输入的芯区选择指令及所述剖面曲线获取与所述芯区选择指令相对应的折射率差值；

获取输入的材料信息，基于所述芯区的折射率差值和材料信息得到选择芯区的组分浓度。

第二方面，本发明实施例提供了一种石英玻璃光纤组分浓度计算系统，所述石英玻璃光纤组分浓度计算系统包括：

接收单元，用于接收输入的至少一个芯区的半径、所述芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值；

计算单元，用于基于输入的所述芯区的半径、芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值计算得到纤芯数值孔径和剖面曲线，其中，所述剖面曲线为纤芯折射率随半径变化的分布曲线；

芯区确定单元，用于基于输入的芯区选择指令及所述剖面曲线获取与所述芯区选择指令相对应的折射率差值；

浓度计算单元，用于获取输入的材料信息，基于所述芯区的折射率差值和材料信息得到选择芯区的组分浓度。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法及系统，基于接收到的纤芯内芯区的半径和折射率差值以及包层的半径和折射率计算得到该光纤折射率剖面曲线及数值孔径，操作简单；选择纤芯中的一个芯区进行浓度计算，选择芯区的组成材料，根据折射率差值及所选材料计算得到各组分的浓度，实现能通过折射率差值和组成材料得到组分浓度的功能，大大节省了光纤材料的研发成本，提高了工作效率；针对稀土掺杂的石英玻璃光纤，计算前还需要获取输入的各原子比，进一步获得组分浓度。本发明所述算法集成了常见石英玻璃光纤材料组成，对于有源光纤和无源光纤均适用。将光纤波导结构设计和材料组分有机结合在一起，提高了工作效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明较佳实施例提供的终端设备的方框示意图。

图2示出了本发明第一实施例所提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算系统的结构示意图。

图3示出了本发明第一实施例所提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算系统的另一结构示意图。

图4示出了本发明第二实施例所提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法的流程示意图。

图5示出了图4中步骤S303的子流程示意图。

图标：100-终端设备；111-存储器；112-存储控制器；113-处理器；114-外设接口；115-输入输出单元；116-显示单元；117-通信单元；200-石英玻璃光纤组分浓度计算系统；210-接收单元；220-计算单元；230-芯区确定单元；240-浓度计算单元；250-显示单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1示出了本发明较佳实施例提供的终端设备100的方框示意图。本发明下述两个实施如无特例说明，均可应用于如图1所示的终端设备100中。

终端设备100为可以显示显示界面的终端，优选为智能手机、平板电脑或电脑等。本发明实施例提供的一种界面滑动方法及系统可适用于具有Android操作系统、iOS操作系统、Windows操作系统或其他平台的终端设备100。

终端设备100包括石英玻璃光纤组分浓度计算系统200、存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口114、输入输出单元115、显示单元116及通信单元117。

所述存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口114、输入输出单元115、显示单元116以及通信单元117各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述石英玻璃光纤组分浓度计算系统200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器111中或固化在所述终端设备100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器113用于执行所述存储器111中存储的可执行模块，例如所述石英玻璃光纤组分浓度计算系统200所包括的软件功能模块及计算机程序等。

其中，所述存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器111用于存储程序，处理器113在接收到执行指令后，执行所述程序。所述处理器113以及其他可能的组件对存储器111的访问可在所述存储控制器112的控制下进行。

所述处理器113可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器113可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述外设接口114将各种输入/输出装置(例如输入输出单元115以及显示单元116)耦合至所述处理器113以及所述存储器111。在一些实施例中，外设接口114，处理器113以及存储控制器112可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

所述输入输出单元115用于提供给用户输入数据实现用户与所述终端设备100的交互。所述输入输出单元115可以是，但不限于，虚拟键盘、语音输入电路等。

所述显示单元116在所述终端设备100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据。在本实施例中，所述显示单元116可以是显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器113进行计算和处理。

所述通信单元117用于通过网络与服务器建立连接，从而实现服务器与终端设备100之间的数据交互。

第一实施例

请参阅图2，图2示出了本发明第一实施例所提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算系统200的结构示意图。

石英玻璃光纤组分浓度计算系统200，包括接收单元210、计算单元220、芯区确定单元230及浓度计算单元240。

本实施例中，接收单元210用于接收输入的至少一个芯区的半径、所对应芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值。接收单元210接收用户在界面中相应的位置输入的所对应的芯区的半径、芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值，其中，芯区可以为多个，在每个芯区的输入位置输入对应的信息即可。包层包括至少一个芯区以构成一个纤芯。

本实施例中，计算单元220用于基于之前接收到的芯区的半径、芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值计算得到纤芯数值孔径和剖面曲线，其中，剖面曲线为纤芯折射率随半径变化的分布曲线。在接收到用户输入的计算指令后，计算单元220响应输入的计算指令，根据之前接收到的各芯区的半径和折射率以及包层的半径和折射率对纤芯数值孔径和剖面曲线进行计算和绘制。

本实施例中，芯区确定单元230，用于基于输入的芯区选择指令及所述剖面曲线获取与所述芯区选择指令相对应的折射率差值。

通过响应芯区选择指令，能够对需进行浓度计算的芯区进行选择。因纤芯内可能存在多个芯区，且之前的接收到的芯区的参数也可能包括多个芯区的参数，故在确定组分浓度之前，要先选择需要进行浓度计算的芯区。

本实施例中，浓度计算单元240用于获取输入的材料信息，基于芯区的折射率和材料信息得到选择芯区的组分浓度。浓度计算单元240对芯区进行组分浓度计算分为以下几个步骤：

首先，响应输入的材料选择指令，对需进行浓度计算的芯区的组成材料进行选择。组成石英玻璃光纤的材料有Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄及B₂O₃七种中任意一种或是七者之间的组合，其中，每一种材料选项中都含有作为基材的SiO₂。界面中提供所有的材料组合的选项，接收用户对多种材料选项的选择，确认需要进行浓度计算的芯区的组成材料。

在选择组成材料后，则判断选择的组成材料中是否包括稀土元素。

需要说明的是，常见石英玻璃光纤组分包括：Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄、B₂O₃。组分i的摩尔浓度记为Ci，组分对折射率差的权重系数记为αi，i＝1～7分别对应Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄、B₂O₃，用△n表示被选择芯区的折射率差值。

还需要说明的是，在七种可选材料中，Yb₂O₃中包含稀土元素Yb，Ce₂O₃中包含稀土元素Ce。

若选择的组成材料中未包括稀土元素时，基于所述被选择芯区的折射率差值和所述组成材料得到组分浓度。

具体地，若组份材料为GeO₂、SiO₂，则C₅＝Δn×10⁴/α₅，且其他组分浓度为0。

若组份材料为SiF₄、SiO₂，则C₆＝Δn×10⁴/α₆，且其他组分浓度为0。

当组成材料中包括稀土元素时，获得基于组成材料输入的第一比值、第二比值、第三比值，并基于芯区的折射率差值、第一比值、第二比值、第三比值及组成材料计算组分浓度。

需要说明的是，第一比值为Al原子与Yb原子的数量比；第二比值为P原子与Yb原子的数量比；第三比值为Ce原子与Yb原子的数量比。

若所述组成材料中未同时存在铝元素和磷元素时，基于所述被选择芯区的折射率差值及所述组成材料得到组分浓度。

具体地，若组成材料包括铝元素但不包括磷元素时，Al₂O₃所对应的组分浓度为C₃＝k₁C₁，k₁为第一比值，C₁为Yb₂O₃所对应的组分浓度。

需要说明的是，Yb₂O₃所对应的组分浓度及各其他各组分浓度具体随组成材料的具体含量而有所不同，主要包括以下几种：

第一种：若组成材料包括Yb₂O₃、Al₂O₃、SiO₂时，

C₃＝k₁C₁，其他组分浓度为0。

第二种：若组成材料包括Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、SiF₄、SiO₂时，

C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁，且他组分浓度为0，其中，k₃为第三比值。

第三种：若组成材料包括Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、SiO₂时，C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁，

C₁为用户预先设定的参数，且他组分浓度为0，其中，k₃为第三比值。

具体地，若组成材料包括磷元素但不包括铝元素时，组份材料包括Yb₂O₃、P₂O₅、SiO₂，其中，

C₄＝k₂C₁。

具体地，若所述组成材料中包括稀土元素Yb及铝元素Al，则此时稀土元素Yb所对应的组分浓度为：

铝元素Al所对应的组分浓度为：C₃＝k₁C₁。

若选择的组成材料中同时存在铝元素和磷元素时，则根据所述第二比值与所述第一比值的比例关系对所述铝元素及磷元素对应的系数进行修正，并基于所述被选择芯区的折射率差值及修正后的系数得到组分浓度。

具体地，若第二比值大于第一比值的第一预设倍数时，将Al₂O₃和P₂O₅所对应的权重系数修正为第一系数，并基于被选择芯区的折射率差值及第一系数得到组分浓度。

需要说明的是，在本实施例中，第一预设倍数为6。

若第二比值小于第一比值的第二预设倍数时，将Al₂O₃和P₂O₅所对应的权重系数修正为第二系数，并基于被选择芯区的折射率差值及第二系数得到组分浓度。

需要说明的是，在本实施例中，第二预设倍数为1。

若第二比值大于或等于第一比值的第二预设倍数且小于或等于第一比值的第一预设倍数时，将Al₂O₃和P₂O₅所对应的权重系数修正为第三系数，并基于被选择芯区的折射率差值及第三系数得到组分浓度。

具体地，组成材料的具体分布情况包括以下几种：

第一种：当组成材料为Yb₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，

C₃＝k₁C₁，C₄＝k₂C₁，并将Al元素及P元素所对应的权重系数按上述方式调整，同时其他组分浓度为0。

第二种：当组成材料为Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，

C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁，C₄＝k₂C₁，并将Al元素及P元素所对应的权重系数按上述方式调整，同时其他组分浓度为0。

请参阅图3，图3示出了本发明第一实施例所提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算系统200的另一结构示意图。

石英玻璃光纤组分浓度计算系统200，还包括显示单元250。

本实施例中，显示单元250用于对需要输入的内容进行显示，例如，需要用户输入的芯区参数，显示单元250显示芯区参数的输入框，用户在输入框处对信息进行输入；显示单元250还用于对计算结果进行显示，例如，计算得出的芯区组分浓度，在各组分的相应位置显示其浓度信息；显示单元250还用于绘制分布曲线，对得出的剖面曲线进行显示。

第二实施例

请参阅图4，图4示出了本发明第一实施例所提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法的流程示意图。

石英玻璃光纤组分浓度计算方法，应用于第一实施例中描述的石英玻璃光纤组分浓度计算系统200，其实现步骤如下：

步骤S301：接收输入的纤芯参数。

本实施例中，步骤S301可通过第一实施例中描述的接收单元210来实现。接收单元210接收输入的纤芯参数，其中，纤芯参数包括少一个芯区的半径、所对应芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值。芯区可以为多个，在每个芯区的输入位置输入对应的信息即可，接收单元210接收每个芯区所对应的参数信息。包层包裹至少一个芯区以构成一个纤芯。

步骤S302：基于接收到的纤芯参数计算得到纤芯数值孔径和剖面曲线。

本实施例中，步骤S302可通过第一实施例中描述的计算单元220来实现。计算单元220基于接收单元210接收到的纤芯参数计算得到纤芯数值孔径和剖面曲线，其中，剖面曲线为纤芯折射率随半径变化的分布曲线。在接收到用户输入的计算指令后，计算单元220响应输入的计算指令，根据之前接收到的纤芯参数对纤芯数值孔径和剖面曲线进行计算和绘制。

步骤S303：基于输入的芯区选择指令及所述剖面曲线获取与所述芯区选择指令相对应的折射率差值。

本实施例中，步骤S303可通过第一实施例中描述的芯区确定单元230来实现。

步骤S304：获取输入的材料信息，基于芯区的折射率和材料信息得到该芯区组分浓度。

本实施例中，步骤S304可通过第一实施例中描述的浓度计算单元240来实现。

请参阅图5，步骤S304中，浓度计算单元240获取输入的材料信息，基于芯区的折射率和材料信息得到选择芯区的组分浓度的步骤可分为以下子步骤：

子步骤S3041：响应输入的材料选择指令，对需进行浓度计算的芯区的组成材料进行选择。

本实施例中，组成石英玻璃光纤的材料有Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄及B₂O₃七种中任意一种或是七者之间的组合，其中，每一种材料选项中还有作为基材的SiO₂。界面中提供所有的材料组合的选项，接收用户对多种材料选项的选择，确认需要进行浓度计算的芯区的组成材料。

子步骤S3042：判断组成材料中是否存在稀土元素，如果是，则执行子步骤S3044；如果否，则执行子步骤S3043。

子步骤S3043：基于被选择芯区的折射率差值及组成材料得到组分浓度。

子步骤S3044：获得基于组成材料输入的第一比值、第二比值、第三比值。

子步骤S3045：判断组成材料中是否同时存在铝元素和磷元素，如果是，则执行子步骤S3047；如果否，则执行子步骤S3046。

子步骤S3046：则基于被选择芯区的折射率差值及组成材料得到组分浓度。

子步骤S3047：判断第二比值是否大于第一比值的第一预设倍数，如果是，则执行子步骤S3048；如果否，则执行子步骤S3049。

子步骤S3048：将铝元素及磷元素对应的权重系数修正为第一系数，并基于被选择芯区的折射率差值及第一系数得到组分浓度。

子步骤S3049：判断第二比值是否小于第一比值的第二预设倍数，如果是，则执行子步骤S3050；如果否，则执行子步骤S3051。

子步骤S3050：将铝元素及磷元素对应的权重系数修正为第二系数，并基于被选择芯区的折射率差值及第二系数得到组分浓度。

子步骤S3051：将铝元素及磷元素对应的权重系数修正为第三系数，并基于被选择芯区的折射率差值及第三系数得到组分浓度。

可以理解地，在本实施例中，浓度计算单元240可用于执行步骤S304、子步骤S3041、子步骤S3042、子步骤S3043、子步骤S3044、子步骤S3045、子步骤S3046、子步骤S3047、子步骤S3048、子步骤S3049、子步骤S3050、子步骤S3051。

步骤S305：显示组分浓度。

可以理解地，第一实施例中描述的显示单元250对需要输入的内容进行显示，例如，需要用户输入的芯区参数进行显示；对计算结果进行显示，例如，计算得出的芯区的组分浓度，在各组分的相应位置显示其浓度信息；绘制分布曲线，对得出的剖面曲线进行显示。

综上所述，本发明提供的一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法及系统，基于接收到的纤芯的半径和折射率差值以及包层的半径和折射率计算得到该纤芯的折射率差值随半径变化的分布曲线及数值孔径，操作简单；选择纤芯中的一个芯区进行浓度计算，选择芯区的组成材料，通过芯区的半径、折射率差值及所选材料计算得到各组分的浓度，实现基于折射率剖面和组成材料得到组分浓度的功能，将光纤波导结构设计同光纤材料组分设计有机结合起来，提高了工作效率，大大节省了光纤材料的研发成本；本发明所述算法和系统集成了石英玻璃光纤的常见组分，既适用于无源光纤又适用于有源光纤。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种石英玻璃光纤组分浓度计算方法，其特征在于，所述石英玻璃光纤组分浓度计算方法包括：

接收输入的至少一个芯区的半径、所述芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值；

基于输入的所述芯区的半径、芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值计算得到纤芯数值孔径和剖面曲线，其中，所述剖面曲线为纤芯折射率差值随半径变化的分布曲线；

基于输入的芯区选择指令及所述剖面曲线获取与所述芯区选择指令相对应的折射率差值；

响应输入的材料选择指令，对需进行浓度计算的芯区的组成材料进行选择；

当所述组成材料中包括稀土元素时，获得基于所述组成材料输入的第一比值、第二比值、第三比值，并基于所述芯区的折射率差值、所述第一比值、所述第二比值、所述第三比值及所述组成材料计算所述组分浓度，其中，所述第一比值为Al原子与Yb原子的数量比，所述第二比值为P原子与Yb原子的数量比，所述第三比值为Ce原子与Yb原子的数量比；

当所述组成材料中未包括稀土元素时，基于所述芯区的折射率差值及所述组成材料计算所述组分浓度。

2.如权利要求1所述的石英玻璃光纤组分浓度计算方法，其特征在于，基于所述芯区的折射率差值、所述第一比值、所述第二比值、所述第三比值及所述组成材料计算所述组分浓度的步骤包括：

当所述组成材料中未同时存在铝元素和磷元素时，基于被选择的所述芯区的折射率差值及所述组成材料得到组分浓度；

当所述组成材料中同时存在铝元素和磷元素时，根据所述第二比值与所述第一比值的比例关系对铝元素及磷元素对应的系数进行修正，并基于所述被选择芯区的折射率差值及修正后的系数得到组分浓度。

3.如权利要求2所述的石英玻璃光纤组分浓度计算方法，其特征在于，若选择的所述组成材料中同时存在铝元素和磷元素，则根据所述第二比值、所述第一比值的比例关系对铝元素及磷元素对应的系数进行修正，并基于所述被选择芯区的折射率差值及修正后的系数得到组分浓度的步骤包括：

当所述第二比值大于所述第一比值的第一预设倍数时，将铝元素及磷元素所对应的权重系数修正为第一系数，并基于所述被选择芯区的折射率差值及所述第一系数得到组分浓度；

当所述第二比值小于所述第一比值的第二预设倍数时，将铝元素及磷元素所对应的权重系数修正为第二系数，并基于所述被选择芯区的折射率差值及所述第二系数得到组分浓度；

当所述第二比值大于或等于所述第一比值的第二预设倍数且小于或等于所述第一比值的第一预设倍数时，将铝元素及磷元素所对应的权重系数修正为第三系数，并基于所述被选择芯区的折射率差值及所述第三系数得到所述组分浓度。

4.如权利要求3所述的石英玻璃光纤组分浓度计算方法，其特征在于，当所述组成材料为Yb₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，依据算式

C₃＝k₁C₁，C₄＝k₂C₁计算所述组分浓度；

当所述组成材料为Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，依据算式

C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁，C₄＝k₂C₁计算所述组分浓度；

其中，C_i为组分i所对应的摩尔百分比浓度，αi为组分i对折射率差值的权重系数，i＝1～7分别对应组分Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄、B₂O₃，k₁为第一比值，k₂为第二比值，k₃为第三比值，△n表示被选择芯区的折射率差值。

5.如权利要求2所述的石英玻璃光纤组分浓度计算方法，其特征在于，若所述组成材料中未同时存在铝元素和磷元素，基于所述被选择芯区的折射率差值、所述组成材料得到组分浓度的步骤包括：

当组成材料为Yb₂O₃、Al₂O₃、SiO₂时，依据算式

C₃＝k₁C₁计算所述组分浓度；

当组成材料为Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、SiF₄、SiO₂时，依据算式

C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁计算所述组分浓度；

当组成材料为Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、SiO₂时，依据算式C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁，

计算所述组分浓度，其中，C₁为用户预先设定的Yb₂O₃所对应的组分浓度；

当组份材料为Yb₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，依据算式

C₄＝k₂C₁计算所述组分浓度；

其中，除具体说明的参数外，C_i为组分i所对应的摩尔百分比浓度，αi为组分i对折射率差值的权重系数，i＝1～7分别对应组分Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄、B₂O₃，k₁为第一比值，k₂为第二比值，k₃为第三比值，△n表示被选择芯区的折射率差值。

6.如权利要求1所述的石英玻璃光纤组分浓度计算方法，其特征在于，所述当所述组成材料中未包括稀土元素时，基于所述芯区的折射率差值及所述组成材料计算所述组分浓度的步骤包括：

当组份材料为GeO₂、SiO₂时，依据算式C₅＝Δn×10⁴/α₅计算所述组分浓度；

当组份材料为SiF₄、SiO₂时，依据算式C₆＝Δn×10⁴/α₆计算所述组分浓度；

其中，C₅为GeO₂对应的摩尔百分比浓度，C₆为SiF₄对应的摩尔百分比浓度，△n表示被选择芯区的折射率差值，α₅为GeO₂对折射率差值的权重系数，α₆为SiF₄对折射率差值的权重系数。

7.一种石英玻璃光纤组分浓度计算系统，其特征在于，所述石英玻璃光纤组分浓度计算系统包括：

接收单元，用于接收输入的至少一个芯区的半径、所述芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值；

计算单元，用于基于输入的所述芯区的半径、芯区的折射率差值、包层半径及包层折射率绝对值计算得到纤芯数值孔径和剖面曲线，其中，所述剖面曲线为纤芯折射率差值随半径变化的分布曲线；

芯区确定单元，用于基于输入的芯区选择指令及所述剖面曲线获取与所述芯区选择指令相对应的折射率差值；

浓度计算单元，用于响应输入的材料选择指令，对需进行浓度计算的芯区的组成材料进行选择；

当所述组成材料中包括稀土元素时，获得基于所述组成材料输入的第一比值、第二比值、第三比值，并基于所述芯区的折射率差值、所述第一比值、所述第二比值、所述第三比值及所述组成材料计算所述组分浓度，其中，所述第一比值为Al原子与Yb原子的数量比，所述第二比值为P原子与Yb原子的数量比，所述第三比值为Ce原子与Yb原子的数量比；

当所述组成材料中未包括稀土元素时，基于所述芯区的折射率差值及所述组成材料计算所述组分浓度。

8.如权利要求7所述的石英玻璃光纤组分浓度计算系统，其特征在于，所述浓度计算单元用于当所述组成材料中未同时存在铝元素和磷元素时，基于被选择的所述芯区的折射率差值及所述组成材料得到组分浓度；

当所述组成材料中同时存在铝元素和磷元素时，则根据所述第二比值与所述第一比值的比例关系对铝元素及磷元素对应的系数进行修正，并基于所述被选择芯区的折射率差值及修正后的系数得到组分浓度。

9.如权利要求8所述的石英玻璃光纤组分浓度计算系统，其特征在于，所述浓度计算单元还用于当所述第二比值大于所述第一比值的第一预设倍数时，将铝元素及磷元素所对应的权重系数修正为第一系数，并基于所述被选择芯区的折射率差值及所述第一系数得到所述组分浓度；当所述第二比值小于所述第一比值的第二预设倍数时，将铝元素及磷元素所对应的权重系数修正为第二系数，并基于所述被选择芯区的折射率差值及所述第二系数得到所述组分浓度；

当所述第二比值大于或等于所述第一比值的第二预设倍数且小于或等于所述第一比值的第一预设倍数时，将铝元素及磷元素所对应的权重系数修正为第三系数，并基于所述被选择芯区的折射率差值及所述第三系数得到所述组分浓度。

10.如权利要求9所述的石英玻璃光纤组分浓度计算系统，其特征在于，所述浓度计算单元还用于当所述组成材料为Yb₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，依据算式

C₃＝k₁C₁，C₄＝k₂C₁计算所述组分浓度；

当所述组成材料为Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，依据算式

C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁，C₄＝k₂C₁计算所述组分浓度；

其中，C_i为组分i所对应的摩尔百分比浓度，αi为组分i对折射率差值的权重系数，i＝1～7分别对应组分Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄、B₂O₃，k₁为第一比值，k₂为第二比值，k₃为第三比值。

11.如权利要求8所述的石英玻璃光纤组分浓度计算系统，其特征在于，所述浓度计算单元还用于当组成材料包括Yb₂O₃、Al₂O₃、SiO₂时，依据算式

C₃＝k₁C₁计算所述组分浓度；

当组成材料为Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、SiF₄、SiO₂时，依据算式

C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁计算所述组分浓度；

当组成材料为Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、SiO₂时，依据算式C₂＝k₃C₁，C₃＝k₁C₁，

计算所述组分浓度，其中，C₁为用户预先设定的Yb₂O₃所对应的组分浓度；

当组份材料为Yb₂O₃、P₂O₅、SiO₂时，依据算式

C₄＝k₂C₁计算所述组分浓度；

其中，除具体说明的参数外，C_i为组分i所对应的摩尔百分比浓度，αi为组分i对折射率差值的权重系数，i＝1～7分别对应组分Yb₂O₃、Ce₂O₃、Al₂O₃、P₂O₅、GeO₂、SiF₄、B₂O₃，k₁为第一比值，k₂为第二比值，k₃为第三比值。

12.如权利要求7所述的石英玻璃光纤组分浓度计算系统，其特征在于，所述浓度计算单元还用于当组份材料为GeO₂、SiO₂时，依据算式C₅＝Δn×10⁴/α₅计算所述组分浓度；

当组份材料为SiF₄、SiO₂时，依据算式C₆＝Δn×10⁴/α₆计算所述组分浓度；

其中，C₅为GeO₂对应的摩尔百分比浓度，C₆为SiF₄对应的摩尔百分比浓度，△n表示被选择芯区的折射率差值，α₅为GeO₂对折射率差值的权重系数，α₆为SiF₄对折射率差值的权重系数。

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