CN110389018A - 一种光纤纤内异常检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤纤内异常检测系统，包括光纤、耦合透镜、反向汇聚装置、荧光帽及光电探测器，所述耦合透镜设置在光纤耦合端，并通过耦合透镜连接激光光源和光纤，所述荧光帽设置在光纤照明端，荧光帽激发的白光沿光纤反向传输，所述反向汇聚装置设置在光纤耦合端，用于将反向传输信号光汇聚到光电探测器上进行检测。本发明的有益效果是：采用双包层光纤，纤芯用来传能量，内包层传信号，纤芯不吸收信号光，用内包层传递的信号光来检测纤芯是否发生故障，从而保障照明安全，提高光纤的利用率。
Description
技术领域
本发明的涉及激光导光照明和激光柔性加工领域，具体涉及一种光纤纤内异常检测系统。
背景技术
光纤导光照明中需要将瓦级的光通量耦合进光纤中，光纤是实现柔性传输的重要手段,光纤可避免折射——反射光路的限制,使路径更灵活；但是大功率的传输使得光纤截面中的能量密度很高，如果光纤有缺陷或断裂容易引起燃烧等事故，因此光纤的故障检测非常重要，本发明提出一种光纤纤内异常检测方式，来解决此类技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了结构合理的一种光纤纤内异常检测系统。
本发明的技术方案如下：
一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，包括激光光源、耦合透镜、光纤、荧光帽、反向汇聚装置、带通滤波片及光电探测器，所述耦合透镜设置在光纤的耦合端，所述光纤通过耦合透镜外接激光光源，所述荧光帽设置在光纤的照明端，用于反向激发信号光，并将信号光沿光纤进行反向传输，所述反向汇聚装置设置在光纤的耦合端，用于将反向传输的信号光汇聚到带通滤波片上，通过光电探测器来进行检测。
所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述光纤采用阶跃折射率双包层光纤，包括纤芯、第一包层及第二包层，其中纤芯用来传能量，第一包层用来传信号，第二包层用来使信号光限制在第一包层中传输。
所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述光纤采用阶跃折射率单包层光纤或渐变折射率光纤，包括纤芯及第一包层，其中纤芯是信道复用，既传能量又传信号，所述渐变折射率光纤，纤芯中心折射率最大，沿径向递减。
所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述反向汇聚装置采用反向汇聚透镜，所述反向汇聚透镜嵌套在耦合透镜上。
所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述反向汇聚装置采用在光纤耦合端设置斜劈，使反向传输信号光通过斜劈反射到光电探测器上。
所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述第二包层的折射率小于第一包层的折射率，第一包层的折射率小于纤芯的折射率。
本发明的有益效果是：采用双包层光纤，纤芯用来传能量，内包层传信号，纤芯不吸收信号光，用内包层传递的信号光来检测纤芯是否发生故障，从而保障照明安全，提高光纤的利用率。
附图说明
图1为本发明的全反射型子午线反射信号光示意图；
图2为本发明的斜射线螺旋型反射信号光示意图；
图3为本发明的斜劈结构示意图；
图中：1-激光光源，2-耦合透镜，3-光纤，31-纤芯，32-第一包层，33-第二包层，4-荧光帽，5-反向汇聚透镜，6-带通滤波片，7-光电探测器。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。
如图1-3所示，一种光纤纤内异常检测系统，包括激光光源1、耦合透镜2、光纤3、荧光帽4、反向汇聚装置、带通滤波片6、光电探测器7。
激光光源1为450 nm的蓝色激光光源；包括但不限于：半导体激光器、固体激光器、气体激光器、光纤激光器等。
耦合透镜2采用成像光学透镜或透镜组及非成像光学自由曲面透镜；优选非成像光学自由曲面透镜，用于将激光光源1发出的用于照明的光耦合进光纤的纤芯中；
光纤3是一种信道复用的新型光纤，该光纤可采用阶跃折射率双包层光纤、阶跃折射率单包层光纤或渐变折射率光纤；渐变折射率光纤包括纤芯31及第一包层32，其中纤芯31信道复用，既能传递能量又能传递信号，渐变折射率光纤，光纤折射率中心最高，沿径向递减。本发明优选阶跃折射率双包层光纤包括纤芯31、第一包层32（内包层）及第二包层33（外包层），其中纤芯31用来传能量，内包层用来传信号，外包层是用来使信号光限制在内包层中传输，纤芯31满足纤芯不吸收在内包层传输的信号光；其中纤芯31也可用来传信号，内包层用来传能量，外包层是用来使能量传输光限制在内包层中传输，纤芯31满足纤芯不吸收在内包层传输的能量光；其中内包层与纤芯构成多模波导，外包层与内包层也构成多模波导；阶跃折射率双包层光纤折射率大小为外包层小于内包层，内包层小于纤芯。内包层传输的光线包括子午光线全发射传输和斜光线螺旋前进两种方式。
1、满足入射角小于等于的子午光线可以在光纤中发生全反射传输，；
2、满足入射角小于等于的斜光线可以在光纤中螺旋传输，，；其中𝜑为斜射线与光纤端面径向方向的夹角，γ是斜射线与其在光纤截面上投影的角度，n1和n2是纤芯与内包层的折射率，n0是外包层的折射率。
荧光帽4是用于将蓝光变为白光的装置，荧光帽本身具有双向激发的性质，所以反向传输回来的白色信号光，满足第一包层数值孔径的部分在第一包层中反向传输到耦合端。
反向汇聚透镜5是用于将反向传输回来的白光汇聚到滤波片6上，反向汇聚透镜5并不影响正向光路，可以嵌套在耦合透镜2上面反向传输的白光强度足够时，也可在耦合端将光纤端面内包层与外包层做成斜劈型在光纤端面或者在内包层与外包层间加一个斜劈结构，通过斜劈反射到光电探测器7上检测（如图3所示的左端位置）。
带通滤波片6是用于将汇聚透镜收集的光及耦合端本身蓝光影响滤除，光电探测器7是来判断光纤是否有故障的光检测器，光纤损坏则不能检测到白光或白光显著减少。
光纤纤内异常检测系统，激光光源1发出的光经过耦合透镜2后将其耦合到光纤的纤芯31中，通过光纤3来传输，荧光帽4用于将蓝光转化为白光，并通过反向汇聚透镜收集后经滤波片6滤除蓝光，消除蓝光影响，最后通过光电探测器7来检测光纤是否发生故障。
本系统光纤纤内异常包括但不限于：光纤断裂；光纤内部缺陷引起的烧孔、瑕疵、端面污染引起的光纤烧融；质量劣化等。
Claims (6)
1.一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，包括激光光源（1）、耦合透镜（2）、光纤（3）、荧光帽（4）、反向汇聚装置、滤波片（6）及光电探测器（7），所述耦合透镜（2）设置在光纤（3）的耦合端，所述光纤（3）通过耦合透镜（2）外接激光光源（1）；所述荧光帽（4）设置在光纤（3）的照明端，用于反向激发信号光，并将信号光沿光纤（3）进行反向传输；所述反向汇聚装置设置在光纤（3）的耦合端，用于将反向传输的信号光汇聚到带通滤波片（6）上，通过光电探测器（7）来进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述光纤（3）采用阶跃折射率双包层光纤，包括纤芯（31）、第一包层（32）及第二包层（33），其中纤芯（31）用来传能量，第一包层（32）用来传信号，第二包层（33）用来使信号光限制在第一包层（32）中传输。
3.根据权利要求1所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述光纤（3）采用阶跃折射率单包层光纤或渐变折射率光纤，包括纤芯（31）及第一包层（32），其中纤芯（31）是信道复用，既传能量又传信号。
4.根据权利要求1所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述反向汇聚装置采用反向汇聚透镜（5），所述反向汇聚透镜（5）嵌套在耦合透镜（2）上。
5.根据权利要求1所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述反向汇聚装置采用在光纤耦合端设置斜劈，使反向传输信号光通过斜劈反射到光电探测器（7）上。
6.根据权利要求2所述的一种光纤纤内异常检测系统，其特征在于，所述第二包层（33）的折射率小于第一包层（32）的折射率，第一包层（32）的折射率小于纤芯（31）的折射率。
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