CN110686865A - 一种基于oct技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统 - Google Patents

一种基于oct技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110686865A
CN110686865A CN201910992502.XA CN201910992502A CN110686865A CN 110686865 A CN110686865 A CN 110686865A CN 201910992502 A CN201910992502 A CN 201910992502A CN 110686865 A CN110686865 A CN 110686865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
loss
fusion
optical
fiber fusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910992502.XA
Other languages
English (en)
Inventor
朱羿叡
张余宝
韩晓
薛侨侨
谢成峰
何兴道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN201910992502.XA priority Critical patent/CN110686865A/zh
Publication of CN110686865A publication Critical patent/CN110686865A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/30—Testing of optical devices, constituted by fibre optics or optical waveguides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统。该系统采用OCT技术对光纤熔接点进行三维、快速、高精度实时检测，可以得到光纤熔接点的全视场结构信息，包括二维横截面信息和三维立体结构信息，实现包括熔接错位，熔接断层等实际问题的准确检测。同时，采用宽带光源和光谱仪组成的光纤损耗检测装置对熔接光纤的损耗光谱进行检测分析，进一步研究不同光纤熔接结构对其传输损耗的影响，建立两者关联的数据库，进而光纤技术在光纤通信及光纤传感领域的工业化大规模应用提供有力的数字化技术支持。

Description

一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统
技术领域
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统。
背景技术
自光纤技术问世以来，其对于通信行业、光电检测行业的发展乃至整个社会的变革都做出了巨大的贡献，如今光纤通信及传感技术已经成为了通信及检测领域的主要技术手段之一。随着光纤技术的应用越来越广泛，对其性能参数的检测及评价也越来越重要。研究发现，影响光纤通信及传感性能的关键因素之一就是光纤熔接结构的优劣。光纤熔接主要是采用熔纤机将光纤和光纤或光纤和尾纤连接，以达到增加光前传输距离或实现某种特殊光纤传感结构的目的。如何检测光纤熔接结构对光纤通信损耗及光纤传感信噪比和灵敏度的影响，降低光纤接头处的熔接损耗，达到增大光纤中继放大传输距离和提高光纤链路总衰减及增加光纤传感信噪比和灵敏度的目的，已经成为光纤通信领域亟待解决的技术难题。
目前，光纤熔接结构检测主要的手段是OTDR技术，该技术利用光在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。但是OTDR技术存在一些明显的不足和局限性，比如动态测量范围小、精度不高、无法进行动态实时测量等问题，因此目前的光纤技术领域亟需一种方法能够对光纤熔接结构及损耗进行高精度大范围的检测，并建立光纤熔接结构和损耗之间的联系，构建光纤熔接结构和光纤损耗之间的数据库，为光纤技术的工业大规模应用提供数字化的技术支撑。
光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是基于迈克尔逊干涉仪的一种新型相干检测测量技术，具有三维、大视场高精度实时成像的技术优势，光纤损耗光谱检测是测量光纤损耗情况的常用技术手段，因此本发明拟采用OCT技术对光纤熔接结构进行三维成像，并对其损耗光谱进行分析，建立二者之间的关联的数据库，为光纤技术在通信及传感领域的应用提供科学的数字化分析结果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统。由于光纤技术目前在通信及检测领域应用非常广泛，因此对光纤熔接的需求也越来越多，所以需要对光纤熔接结构及损耗情况进行检测分析，达到增大光纤中继放大传输距离和提高光纤链路总衰减及增加光纤传感信噪比和灵敏度的目的，但是现在的主流技术手段是采用OTDR技术对光纤熔接结构进行检测分析，但是该方法存在动态测量范围小、精度不高、无法进行动态实时测量等问题。
本发明采用OCT技术对光纤熔接点的三维结构进行快速高精度的实时成像，同时对熔接光纤的反射光谱，透射光谱进行测量分析，得到光纤熔接结构的损耗情况，进而建立光纤熔接点三维结构和损耗谱之间联系的数据库，实现光纤熔接点三维结构和光纤损耗之间的一一对应。利用此方法的系统装置包括扫频激光器、一分二90:10光耦合器、光环形器一、三桨偏振控制器一、散射补偿器一、聚焦透镜、介质膜反射镜、光环形器二、三桨偏振控制器二、色散补偿器二、二维扫描振镜、扫描透镜、光电平衡探测器、数据采集卡、计算机、宽带光源、光谱仪。
具体实现过程是由扫频激光器发出中心波长为1310nm，带宽为100nm的光束，经过一分二90:10光纤耦合器分为10:90两束光，分别进入光环形器一和光环形器二；其中光环形器一10％的光经过三桨偏振控制器一和散射补偿器一被聚焦透镜聚焦到介质膜反射镜，然后按原光路反射到光环形器一出射，其中经过色散补偿器一和三桨偏振控制器一的调制补偿用以匹配样品光，从而形成本系统的参考光路。另一束90％的光经过光环形器二之后，经三桨偏振控制器二和色散补偿器二，入射到二维扫描振镜后，由计算机驱动扫描，可以实现样品光的横向扫描，而后被扫描透镜聚焦到检测光纤熔接点处，光与光纤熔接点发生作用之后，背向散射光被扫描透镜聚焦并沿光路返回，经过散射补偿器二和三桨偏振控制器二，使得样品光和参考光匹配，经光环形器二出射后和参考光的返回光在二分二光耦合器处发生干涉，干涉信号被光电平衡探测器探测接收，由数据采集卡进行数据采集，然后经过计算机进行傅里叶变换等信息处理和传递过程，然后进行图像重建，就可以得到光纤熔接点的三维结构图像。在对光纤熔接点进行三维结构成像之后，采用宽带光源和光谱仪对光纤的损耗情况进行检测分析，然后结合光纤的三维结构，进而建立二者之间的联系。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是扫频激光器的中心波长为1310nm，扫频速度为50KHz，和光纤的光学窗口对应。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是透镜工作距离18mm，波长范围1250-1380nm，最大视野4.7x4.7mm2，视点深度0.27mm，入口瞳孔直径4mm，可以实现光纤熔接结构的三维全视场成像。
本发明涉及一种基于OCT技术的额光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是数据采集为ATS9350采集卡，每通道500MS/s实时采样，1.6GB/s跨1x8总线吞吐量，2个12位分辨率采样通道，外部变频时钟范围是1-500MHz，高达250MHz的全功率带宽，可以实现光纤熔接结构的实时成像检测。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是采用OCT系统实现光纤熔接结构的三维、高分辨率(微米量级)的实时全视场检测，可以方便的分析光纤熔接点的错位，错接以及其他光纤熔接过程中的非正常情况。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是采用宽带光源和光谱仪分析光纤熔接之后的损耗情况。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是将光纤熔接点三维结构和损耗光谱一一对应建立联系，分析不同的熔接结构对光纤损耗的影响结果，并建立相应的数据库。
本发明的优点在于：采用OCT技术对光纤熔接结构进行无损、快速、三维成像，分辨率达到微米量级，同时结合光纤熔接点的损耗光谱，进一步建立光纤熔接点三维结构和损耗之间的联系，为光纤技术的工业大规模应用提供数字化的技术支撑。
附图说明
图1是本发明的OCT系统结构图。
图1所示：图1所示：扫频激光器(01)、一分二90:10光耦合器(02)、光环形器一(03)、三桨偏振控制器一(04)、散射补偿器一(05)、聚焦透镜(06)、介质膜反射镜(07)、二分二光耦合器(08)、光环形器二(09)、三桨偏振控制器二(10)、色散补偿器二(11)、二维扫描振镜(12)、扫描透镜(13)、光电平衡探测器(14)、12位数据采集卡(15)、计算机(16)。
图2是本发明的光纤熔接损耗检测示意图。
图2所示：宽带光源(17)、光谱仪(18)、法兰盘一(19)、法兰盘二(20)、光纤(21)。
具体实施方式
基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，包括两个功能模块，首先是OCT系统模块，用以实现光纤熔接结构的三维成像，然后是利用光谱仪对光纤熔接进行损耗谱检测过程。其中OCT系统模块的具体实现过程是由扫频激光器01发出中心波长为1310nm，带宽为100nm的光束，经过一分二的光纤耦合器03分为10:90两束光，分别进入光环形器一03和光环形器二09；其中光环形器一0310％的光经过三桨偏振控制器一04和散射补偿器一05被聚焦透镜06聚焦到介质膜反射镜07，然后按原光路反射到光环形器一03出射，其中经过色散补偿器一05和三桨偏振控制器一04的调制补偿用以匹配样品光，从而形成本系统的参考光路。另一束90％的光经过光环形器二09之后，经三桨偏振控制器二10和色散补偿器二11，入射到二维扫描振镜12后，由计算机16驱动扫描，可以实现样品光的横向扫描，而后被扫描透镜13聚焦到检测光纤熔接点处，光与光纤熔接点发生作用之后，背向散射光被扫描透镜13聚焦并沿光路返回，经过散射补偿器二11和三桨偏振控制器二10，使得样品光和参考光匹配，经光环形器二09出射后和参考光的返回光在二分二光耦合器08处发生干涉，干涉信号被光电平衡探测器14探测接收，由数据采集卡15进行数据采集，然后经过计算机16完成傅里叶变换等信息处理和传递过程，而后进行图像重建，就可以同时得到光纤的三维结构图像。
对光纤熔接点进行三维结构检测之后，采用宽带光源和光谱仪18对光纤熔接结构的损耗光谱进行检测，具体过程由宽带光源17发出350nm-1550nm的光，通过法兰盘一19耦合进入带有熔接结构的光纤21，然后再由法兰盘二20耦合到光谱仪18，由光谱仪18直接显示入射光的损耗谱。
对光纤熔接点三维结构检测结果和损耗谱检测结果进行分析，探究二者之间的联系，确定不同的光纤熔接结构所对应的光谱损耗情况，建立熔接点三维结构和损耗谱之间的数据库。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是扫频激光器的中心波长为1310nm，扫频速度为50KHz，和光纤的光学窗口对应。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是透镜工作距离18mm，波长范围1250-1380nm，最大视野4.7x4.7mm2，视点深度0.27mm，入口瞳孔直径4mm，可以实现光纤熔接结构的三维全视场成像。
本发明涉及一种基于OCT技术的额光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是数据采集为ATS9350采集卡，每通道500MS/s实时采样，1.6GB/s跨1x8总线吞吐量，2个12位分辨率采样通道，外部变频时钟范围是1-500MHz，高达250MHz的全功率带宽，可以实现光纤熔接结构的实时成像检测。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是采用OCT系统实现光纤熔接结构的三维、高分辨率微米量级的实时全视场检测，可以方便的分析光纤熔接点的错位，错接以及其他光纤熔接过程中的非正常情况。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是采用宽带光源和光谱仪18分析光纤熔接之后的损耗情况。
本发明涉及一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特点是将光纤熔接点三维结构和损耗光谱一一对应建立联系，分析不同的熔接结构对光纤损耗的影响结果，并建立相应的数据库。

Claims (5)

1.一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，上述检测系统的具体过程包括两个部分，其一是OCT系统模块，用以实现光纤熔接结构的三维成像，然后是利用光谱仪(18)对光纤熔接进行损耗谱检测过程；
第一部分OCT系统模块的具体实现过程：由扫频激光器(01)发出光束，经过一分二90:10光耦合器(2)分为10:90两束光，分别进入光环形器一(03)和光环形器二(09)；其中光环形器一(03)10％的光经过三桨偏振控制器一(04)和散射补偿器一(05)被聚焦透镜(06)聚焦到介质膜反射镜(07)，然后按原光路反射到光环形器一(03)出射，其中经过色散补偿器一(05)和三桨偏振控制器一(04)的调制补偿用以匹配样品光，从而形成本系统的参考光路，另一束90％的光经过光环形器二(09)之后，经三桨偏振控制器二(10)和色散补偿器二(11)，入射到二维扫描振镜(12)后，由计算机(16)驱动扫描，可以实现样品光的横向扫描，而后被扫描透镜(13)聚焦到检测光纤熔接点处，光与光纤熔接点发生作用之后，背向散射光被扫描透镜(13)聚焦并沿光路返回，经过散射补偿器二(11)和三桨偏振控制器二(10)，使得样品光和参考光匹配，经光环形器二(09)出射后和参考光的返回光在二分二光耦合器(08)处发生干涉，干涉信号被光电平衡探测器(14)探测接收，由数据采集卡(15)进行数据采集，然后经过计算机(16)完成傅里叶变换等信息处理和传递过程，而后进行图像重建，就可以同时得到光纤的三维结构图像；
第二部分利用光谱仪(18)对光纤熔接进行损耗谱检测过程：对光纤熔接点进行三维结构检测之后，采用宽带光源(17)和光谱仪(18)对光纤熔接结构的损耗光谱进行检测，具体过程由宽带光源(17)发出350nm-1550nm的光，通过法兰盘一(19)耦合进入带有熔接结构的光纤(21)，然后再由法兰盘二(20)耦合到光谱仪(18)，由光谱仪(18)直接显示入射光的损耗谱；利用光谱仪(18)对光纤熔接进行损耗谱检测过程：对光纤熔接点三维结构检测结果和损耗谱检测结果进行分析，探究二者之间的联系，确定不同的光纤熔接结构所对应的光谱损耗情况，建立熔接点三维结构和损耗谱之间的数据库。
2.如权利要求1所述的一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特征在于：OCT系统所使用的扫频激光器(1)中心波长为1310nm，带宽为100nm，扫频速度为50KHz，和光纤的光学窗口对应。
3.如权利要求1所述的一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特征在于：OCT系统扫描透镜工作距离18mm，波长范围1250-1380nm，最大视野4.7x4.7mm2，视点深度0.27mm，入口瞳孔直径4mm，可以实现光纤熔接结构的三维全视场成像。
4.如权利要求1所述的一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特征在于：数据采集为ATS9350采集卡，每通道500MS/s实时采样，1.6GB/s跨1x8总线吞吐量，2个12位分辨率采样通道，外部变频时钟范围是1-500MHz，高达250MHz的全功率带宽，可以实现光纤熔接结构的实时成像检测。
5.如权利要求书1所属的一种基于OCT技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统，其特征在于：第二部分中，将光纤熔接点三维结构和损耗光谱一一对应建立联系，分析不同的熔接结构对光纤损耗的影响结果，并建立相应的数据库。
CN201910992502.XA 2019-10-18 2019-10-18 一种基于oct技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统 Pending CN110686865A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910992502.XA CN110686865A (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种基于oct技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910992502.XA CN110686865A (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种基于oct技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110686865A true CN110686865A (zh) 2020-01-14

Family

ID=69113247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910992502.XA Pending CN110686865A (zh) 2019-10-18 2019-10-18 一种基于oct技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110686865A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116849625A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 北京理工大学 一种基于光计算的强度调制式光学相干层析成像系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105698858A (zh) * 2016-02-04 2016-06-22 华中科技大学 一种可判别弯曲方向的曲率和温度同时测量的光纤传感器
CN105942968A (zh) * 2013-01-31 2016-09-21 佳能株式会社 光学相干断层摄像装置及其控制方法
CN107976302A (zh) * 2017-12-06 2018-05-01 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种基于全光纤结构的光纤包层吸收谱检测装置和方法
CN109342027A (zh) * 2018-10-16 2019-02-15 华中科技大学 一种光纤的损耗吸收测量系统及方法
CN208837916U (zh) * 2017-09-30 2019-05-10 浙江大学 一种血流成像系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105942968A (zh) * 2013-01-31 2016-09-21 佳能株式会社 光学相干断层摄像装置及其控制方法
CN105698858A (zh) * 2016-02-04 2016-06-22 华中科技大学 一种可判别弯曲方向的曲率和温度同时测量的光纤传感器
CN208837916U (zh) * 2017-09-30 2019-05-10 浙江大学 一种血流成像系统
CN107976302A (zh) * 2017-12-06 2018-05-01 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种基于全光纤结构的光纤包层吸收谱检测装置和方法
CN109342027A (zh) * 2018-10-16 2019-02-15 华中科技大学 一种光纤的损耗吸收测量系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁磊: ""基于扫频光学相干层析成像的光纤符合探测技术研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *
张永康: "《大学光电与电子专业实验双语教程》", 30 December 2012 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116849625A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 北京理工大学 一种基于光计算的强度调制式光学相干层析成像系统
CN116849625B (zh) * 2023-09-04 2024-01-16 北京理工大学 一种基于光计算的强度调制式光学相干层析成像系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103175837B (zh) 一种检测基质内缺陷的方法及装置
CN101526477B (zh) 激光差动共焦图谱显微层析成像装置
CN1662808B (zh) 用于检测不透明膜层埋覆缺陷的光学技术
CN109959403B (zh) 一种多参量大容量传感系统
CN113503901B (zh) 消除白光干涉仪测量信号抖动的装置及方法
CN102692394A (zh) 一种基于热透镜效应的二维成像方法及装置
CN105588847B (zh) 一种用于近透明矿物质的大深度oct扫描装置及方法
CN113916891A (zh) 基于光纤环形光束的暗场共焦布里渊显微测量装置与方法
CN102445416B (zh) 一种复合材料实时在线无损检测装置
CN114062275B (zh) 一种光纤光声传感器的空间域复用解调仪器及方法
CN209590271U (zh) 一种空间长度的测量装置
CN110686865A (zh) 一种基于oct技术的光纤熔接结构及损耗云检测系统
CN203216701U (zh) 传像光纤束像差检测装置
CN102636337A (zh) 一种测量光纤色散的方法
CN203489968U (zh) 一种太赫兹波远场探测超衍射分辨成像仪
CN208155267U (zh) 一种光学表面间距非接触式测量装置
CN113820051B (zh) 材料的互补干涉应力测量装置
CN101825435A (zh) 一种全光纤位移测量方法及装置
CN109211873A (zh) 后置分光瞳激光差动共焦拉曼光谱测试方法及装置
CN113375830B (zh) 长距离、宽测量范围的快速解调装置与方法
CN212300381U (zh) 基于频移干涉光纤环衰荡的光纤光栅传感解调装置
CN211426269U (zh) 一种光路装置以及oct成像系统
CN112857752A (zh) 一种光学元件角分辨散射的绝对测量系统及方法
CN113804413B (zh) 一种全光纤式的激光调谐频率测量方法和测量装置
CN110487186A (zh) 一种灵敏度高的光纤测距装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200114

RJ01 Rejection of invention patent application after publication