CN110082077B - 光纤数值孔径测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤数值孔径测量仪，属于光纤数值孔径测量设备技术领域。其包括分光棱镜、罩壳、CCD相机和信号输入光纤，所述罩壳内中心位置处设有棱镜安装腔，棱镜安装腔内嵌装分光棱镜；所述棱镜安装腔侧面设有CCD相机安装腔，CCD相机安装腔内嵌装CCD相机；所述罩壳前端设有探头安装孔，信号输入光纤的输出端耦合连接泵浦源，信号输入光纤的输出端连接探头光阑，探头光阑伸入探头安装孔中；所述分光棱镜的输入端面面向探头安装孔并紧贴探头光阑，分光棱镜的输出端面向CCD相机。本发明能够准确快速的检测光纤数值孔径，检测泵浦源内部耦合是否所有通道集中到光纤中；部件可替性强，很方便的测算出光纤的发散角度，功率计算。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤数值孔径测量仪，属于光纤数值孔径测量设备技术领域。
背景技术
光纤数值孔径，英文名Numerical Aperture简称NA，是光纤能接受光辐射角度范围的参数，同时它也是表征光纤和光源、光检测器及其他光纤耦合时的耦合效率的重要参数，同时对连接损耗、微弯损耗以及衰减温度特性、传输带宽等都有影响，因此，在光纤通信系统中，对光纤的数值孔径有一定的要求。
目前，光纤数值孔径主要测量方法有两种，一种是远场光强法，该方法要求光源为强度可调的非相干光源，并且长度和波长保持稳定，测量系统组件较多，应用不便，对光源要求高，成本也较高。还有一种方法光斑法。该方法凭测量人员的主观判断来确定，装置虽简单，却难以准确的得到强度正好降到最大值5%，很难准确测出光纤的数值孔径；另一种方法为折射近场法，该方法需先测量光纤折射率分布曲线，再通过曲线计算数值孔径，该方法测量系统较远场光强法的测试系统更为复杂，成本更高。
以上两种方法，都只能在生产完成后，把光纤出光口插出，接到另外的测试设备测试，不能在生产过程中实时监控输出的功率及NA参数，无法实时修正，影响产品良率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种光纤数值孔径测量仪，能够准确快速的、实时的检测光纤功率和数值孔径，检测泵浦源内部耦合是否所有通道集中到光纤中，达到该泵浦源的设计目的。
按照本发明提供的技术方案，光纤数值孔径测量仪包括分光棱镜、罩壳、CCD相机和信号输入光纤，其特征是：所述罩壳内中心位置处设有棱镜安装腔，棱镜安装腔内嵌装分光棱镜；所述棱镜安装腔侧面设有CCD相机安装腔，CCD相机安装腔内嵌装CCD相机；所述棱镜安装腔和CCD相机安装腔之间设有衰减片安装腔，衰减片安装腔内嵌装衰减片；所述罩壳前端设有探头安装孔，信号输入光纤的输出端耦合连接泵浦源，信号输入光纤的输出端连接探头光阑，探头光阑伸入探头安装孔中；所述分光棱镜的输入端面面向探头安装孔并紧贴探头光阑，分光棱镜的输出端面向CCD相机。
进一步的，罩壳卡接在积分球上，并通过螺栓锁紧。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明结构简单、紧凑、合理，能够准确快速的检测光纤数值孔径，检测泵浦源内部耦合是否所有通道集中到光纤中；部件可替性强，很方便的测算出光纤的发散角度，功率计算；兼容性比较好，成本较低。
附图说明
图1为本发明立体分解图。
图2为本发明罩壳立体图。
图3为本发明罩壳半剖图。
附图标记说明：1-积分球、2-分光棱镜、3-罩壳、4-CCD相机、5-信号输入光纤、6-探头光阑、7-探头安装孔、8-衰减片。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图1~3所示，本发明主要包括积分球1、分光棱镜2、罩壳3、CCD相机4和信号输入光纤5。
罩壳3卡接在积分球1上，并通过螺钉锁紧。罩壳3内中心位置处设有棱镜安装腔，棱镜安装腔内嵌装分光棱镜2。所述棱镜安装腔侧面设有CCD相机安装腔，CCD相机安装腔内嵌装CCD相机4。
所述棱镜安装腔和CCD相机安装腔之间设有衰减片安装腔，衰减片安装腔内嵌装衰减片8。
所述罩壳3前端设有探头安装孔7，信号输入光纤5的输出端耦合连接泵浦源，信号输入光纤5的输出端连接探头光阑6，探头光阑6伸入探头安装孔7中。
所述分光棱镜2的输入端面面向探头安装孔7并紧贴探头光阑6，分光棱镜2的输出端面向CCD相机4。
所述积分球1能够读取信号输入光纤5发出的激光功率值。
光纤数值孔径概念：入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个入射角度α的正弦值就称为光纤的数值孔径（NA = sinα），多模光纤NA的范围一般在0.18－0.23之间，所以一般有sinα = α，即光纤数值孔径NA =α。有时，为了便于表达式简便，数值孔径也有如下表达式：NA = nsinα，n为介质折射率。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。
本发明的工作原理：在进行检测工作时，首先将信号输入光纤的输出端耦合连接泵浦源，并将输入光纤上的探头光阑伸入探头安装孔中, 紧贴分光棱镜的输出端面，将输出光功率调整到最高的功率输出。此时的激光，大部分(90%)通过分光棱镜进入积分球，通过功率计算，以实时读取功率。积分球上连接功率计，通过功率计计算激光功率。通过分光棱镜的另外(10%)的激光，会再通过衰减片把光衰减至CCD可接受的功率后直接进入CCD的靶面。通过CCD呈现出一个圆形光斑图象，通过opencv软件测量该圆形光斑的直径，然后通过圆形光斑的直径计算得到入射角的角度，最终通过NA = sinα这一公式即可算出实时的光纤数值孔径值，并能够实时作出调整，以保证此时光斑直径是合格的。
OpenCV是一个基于BSD许可(开源)发行的跨平台计算机视觉库，可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效。由一系列C函数和少量C++ 类构成，同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。
Claims (1)
1.一种光纤数值孔径测量仪，包括分光棱镜（2）、罩壳（3）、CCD相机（4）和信号输入光纤（5），其特征是：所述罩壳（3）内中心位置处设有棱镜安装腔，棱镜安装腔内嵌装分光棱镜（2）；所述棱镜安装腔侧面设有CCD相机安装腔，CCD相机安装腔内嵌装CCD相机（4）；所述棱镜安装腔和CCD相机安装腔之间设有衰减片安装腔，衰减片安装腔内嵌装衰减片（8）；所述罩壳（3）前端设有探头安装孔（7），信号输入光纤（5）的输出端耦合连接泵浦源，信号输入光纤（5）的输出端连接探头光阑（6），探头光阑（6）伸入探头安装孔（7）中；所述分光棱镜（2）的输入端面面向探头安装孔（7）并紧贴探头光阑（6），分光棱镜（2）的输出端面向CCD相机（4）；
所述罩壳（3）卡接在积分球（1）上；
在进行检测工作时，首先将信号输入光纤的输出端耦合连接泵浦源，并将输入光纤上的探头光阑伸入探头安装孔中，紧贴分光棱镜的输出端面，将输出光功率调整到最高的功率输出；此时的激光，大部分通过分光棱镜进入积分球，通过功率计算，以实时读取功率；积分球上连接功率计，通过功率计计算激光功率；通过分光棱镜的另外的激光，会再通过衰减片把光衰减至CCD可接受的功率后直接进入CCD的靶面；通过CCD呈现出一个圆形光斑图像，通过opencv软件测量该圆形光斑的直径，然后通过圆形光斑的直径计算得到入射角的角度，最终通过NA = sinα这一公式即算出实时的光纤数值孔径值，并实时作出调整，以保证此时光斑直径是合格的。
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