CN114323584A - 一种光纤多参数测试装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光纤多参数测试技术领域，公开了一种光纤多参数测试装置及其控制方法。装置包括光路由器和围绕光路由器设置的多条测试光传输链路，多条测试光传输链路通过不同链路的组合能够构成多种光纤参数测试光路，光路由器用于实现多种光纤参数测试光路的切换。本发明通过调节光路由器的状态和多条测试光传输链路的选择链接，能够进行装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种光路的切换。本发明结构简单，运动组件少，准确度高，具有很强的实用性且易于维护，本发明实现了光纤多参数测试装置的小型化、仪表化、工程化。
Description
技术领域
本发明属于光纤多参数测试技术领域，更具体地，涉及一种光纤多参数测试装置及其控制方法。
背景技术
光纤参数的测试测量在光纤生产制造过程中是非常重要的环节，也是光纤生产制造厂商在光纤出厂前必须进行的生产流程。光纤参数主要包括光纤几何、截止波长、功率衰耗、宏弯、模场直径等，根据IEC60793、GB-T15972等国际国内标准，以上参数均有严格的定义及合格判定指标。
目前，国内大型光纤生产制造厂商采用的光纤参数测试装置主要以进口设备为主，以PK公司的2300为例，其整个测试系统由三台测试设备和一台主机组成，每台设备内部均有独自的光源、探测器、光学光路和控制组件，每台设备独自完成光纤参数中一种或几种的测量，然后由主机汇聚解算测试结果，整套装置体积较大，占用工位和操作人员较多，为简化测试流程以及智能化测试工作的开展带来不利影响。
现有的光纤参数测试装置结构庞大，运动部件较多，控制复杂，每个装置能够独立完成的光纤参数测量的种类有限，无法满足生产制造的实际需求。
发明内容
本发明通过提供一种光纤多参数测试装置及其控制方法，解决现有技术中光纤参数测试装置结构庞大、运动部件较多、控制复杂，能够独立完成的光纤参数测量的种类较少的问题。
本发明提供一种光纤多参数测试装置，包括：光路由器和围绕所述光路由器设置的多条测试光传输链路；多条测试光传输链路通过不同链路的组合能够构成多种光纤参数测试光路，所述光路由器用于实现多种光纤参数测试光路的切换。
优选的，多种光纤参数测试光路包括装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种；其中，所述光纤准直耦合对中光路包括光纤第一端面对焦准直光路和/或光纤第二端面对焦准直光路；所述光纤端面几何参数测试光路包括光纤第一端面几何参数测试光路和/或光纤第二端面几何参数测试光路；所述光纤特性参数测试光路包括截止波长测试光路、光纤衰耗参数测试光路、光纤宏弯参数测试光路中的至少一种。
优选的，所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件旋转排布，所述光路由器在旋转运动控制组件的驱动下进行光路切换。
优选的，所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件上下层叠排布，所述光路由器在垂直运动控制组件的驱动下进行光路切换。
优选的，所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件水平排布，所述光路由器在水平运动控制组件的驱动下进行光路切换。
优选的，所述光学元件通过固定座安装在光路由器的基座上；针对每个光学元件，该光学元件与其对应的固定座的相对位置和角度是固定不变的。
优选的，所述光路由器包括：基座、固定旋转轴、旋转运动控制组件、固定座和光学元件；所述基座具有多个工作面，每个所述工作面可承载至少一个所述固定座，所述光学元件安装在所述固定座上；每一个所述工作面可作为当前工作面，当前工作面处于与空间光传输主轴位置相对固定的一个平行空间位置；所述固定旋转轴用于在所述旋转运动控制组件的驱动下，进行当前工作面的切换、对当前工作面的位置进行调节。
优选的，所述光学元件采用平面反射镜或棱镜。
优选的，多条测试光传输链路中包含有白光源、单色仪、相机、光纤台、标定组件、斩波器、可变光阑盘、探测器和镜头。
优选的，多条测试光传输链路包括第一链路、第二链路、第三链路、第四链路、第五链路、第六链路；所述第一链路包括第一光纤台和第一镜头；所述第二链路包括第二光纤台和第二镜头；所述第三链路包括第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器；所述第四链路包括白光源、单色仪和第四镜头；所述第五链路包括相机和第五镜头；所述第六链路包括第六镜头和标定组件。
优选的，将所述第三链路中的斩波器移至所述第四链路中，所述斩波器位于所述单色仪至所述探测器之间。
优选的，所述第一光纤台用于承载光纤的第一端面，进行三轴位移对焦准直；所述第一镜头用于对光纤的第一端面输出的发散光束进行汇聚准直得到平行光束并传输至所述光路由器，用于将所述光路由器输出的平行光束汇聚准直为汇聚光束并传输至光纤的第一端面；
所述第二光纤台用于承载光纤的第二端面，进行三轴位移对焦准直；所述第二镜头用于对光纤的第二端面输出的发散光束进行汇聚准直得到平行光束并传输至所述光路由器，用于将所述光路由器输出的平行光束汇聚准直为汇聚光束并传输至光纤的第二端面；
所述第三镜头用于将所述光路由器输出的平行光束转换为汇聚光，使得汇聚焦平面在所述探测器的屏幕中心位置；所述斩波器用于进行光信号斩波操作，将连续模拟光信号变换为离散数字光信号；所述可变光阑盘用于根据测试需求切换不同孔径的光阑至链路中；所述探测器用于进行光信号的采集、探测；
所述白光源用于产生测试宽谱光源；所述单色仪用于对所述白光源产生的光谱进行筛选，输出特定谱宽的窄带光源；所述第四镜头用于对所述单色仪输出的窄带光源进行汇聚准直得到平行光束，并传输至所述光路由器；
所述相机用于进行光纤端面光学信号的成像、数据采集，用于为光纤参数测试提供图像；所述第五镜头用于调整图像成像焦点，使其汇聚于相机焦平面上；
所述标定组件作为所述相机的成像参数以及装置自检自标的参考；所述第六镜头用于对来自所述标光的发散光束进行汇聚准直得到平行光束，并传输至所述光路由器。
优选的，所述白光源的谱宽包含600nm～1700nm；所述标定组件采用标定板或具有标准光纤端面几何参数的光纤；所述可变光阑盘采用圆周上均匀设有一系列孔径不同的光阑空圆盘。
另一方面，本发明提供一种如上述的光纤多参数测试装置的控制方法，通过调节光路由器的状态和多条测试光传输链路的选择链接，进行装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种光路的切换；其中，所述光纤准直耦合对中光路包括光纤第一端面对焦准直光路和/或光纤第二端面对焦准直光路；所述光纤端面几何参数测试光路包括光纤第一端面几何参数测试光路和/或光纤第二端面几何参数测试光路；所述光纤特性参数测试光路包括截止波长测试光路、光纤衰耗参数测试光路、光纤宏弯参数测试光路中的至少一种。
优选的，控制装置切换至所述装置自检自标定光路时，所述光路由器处于直通状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘、探测器、标定组件、第六镜头、第五镜头和相机的链路链接；标定图像通过第六镜头后在相机端面成像，进行图像标定；白光源经过单色仪、第四镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘后，在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行光功率标定。
优选的，控制装置切换至所述光纤第一端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与包含有第一光纤台、第一镜头、相机和第五镜头的链路链接；待测光纤的第一端面置于第一光纤台上，端面图像经第一镜头汇聚准直后，再经光路由器内部的光学元件反射，然后经第五镜头在相机端面成像，基于图像进行待测光纤第一端面的对焦、准直；
控制装置切换至所述光纤第二端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与包含有第二光纤台、第二镜头、相机和第五镜头的链路链接；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头汇聚准直后，再经光路由器内部的光学元件反射，然后经第五镜头在相机端面成像，基于图像进行待测光纤第二端面的对焦、准直。
优选的，控制装置切换至所述光纤第一端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、相机、第五镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台和第二镜头的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源经过单色仪后产生中心波长为第一波长的窄带光源，经过第四镜头后进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第二镜头，之后通过第二光纤台耦合进待测光纤的第二端面；待测光纤的第一端面置于第一光纤台上，端面图像经第一镜头，经光路由器内部的多个光学元件反射后，经第五镜头在相机端面成像，基于采集图像进行光纤第一端面芯层、包层参数的解算；
控制装置切换至所述光纤第二端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、相机、第五镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台和第二镜头的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源经过单色仪后产生中心波长为第二波长的窄带光源，经过第四镜头后进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，经光路由器内部的多个光学元件反射后，经第五镜头在相机端面成像，基于采集图像进行光纤第二端面芯层、包层参数的解算；所述第一波长和所述第二波长相同或不同。
优选的，控制装置切换至所述截止波长测试光路、所述光纤衰耗参数测试光路或光纤宏弯参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台、第二镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源入射至单色仪，根据测试流程调制单色仪输出指定频率窄带光源；单色仪输出的光源经第四镜头进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，然后经光路由器内部的光学元件单次反射，经第三镜头后经过斩波器、可变光阑盘后最终在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行截止波长、光纤衰耗参数或光纤宏弯参数的解算；其中，可变光阑盘处于100％透光状态。
优选的，控制装置切换至所述光纤模场直径测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四相机、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台、第二镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源入射至单色仪，调制单色仪输出特定波长的窄带光源，单色仪输出的光源经第四镜头进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，然后经光路由器内部的光学元件单次反射，经第三镜头后经过斩波器、可变光阑盘后最终在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行模场直径参数的解算；其中，可变光阑盘根据测试需求调整光阑孔径的大小。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种光纤多参数测试装置包括光路由器和围绕光路由器设置的多条测试光传输链路，多条测试光传输链路通过不同链路的组合能够构成多种光纤参数测试光路，光路由器用于实现多种光纤参数测试光路的切换。本发明通过调节光路由器的状态和多条测试光传输链路的选择链接，能够进行装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种光路的切换。本发明以光路由器为中心，能够实现多种光纤参数测试光路切换，相比传统光纤多参数测试装置，本发明结构简单，运动组件少，控制精度高，测量准确度高，具有很强的实用性且易于维护，本发明实现了光纤多参数测试装置的小型化、仪表化、工程化。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种光纤多参数测试装置的光路示意图；
图2为装置自检自标定光路示意图；
图3为光纤第一端面对焦准直光路示意图；
图4为光纤第二端面对焦准直光路示意图；
图5为光纤第一端面几何参数测试光路示意图；
图6为光纤第二端面几何参数测试光路示意图；
图7为光纤特性参数测试光路示意图；
图8为光纤模场直径测试光路示意图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1：
实施例1提供一种光纤多参数测试装置，包括：光路由器和围绕所述光路由器设置的多条测试光传输链路；多条测试光传输链路通过不同链路的组合能够构成多种光纤参数测试光路，所述光路由器用于实现多种光纤参数测试光路的切换。
多种光纤参数测试光路包括装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种。其中，所述光纤准直耦合对中光路包括光纤第一端面对焦准直光路和/或光纤第二端面对焦准直光路；所述光纤端面几何参数测试光路包括光纤第一端面几何参数测试光路和/或光纤第二端面几何参数测试光路；所述光纤特性参数测试光路包括截止波长测试光路、光纤衰耗参数测试光路、光纤宏弯参数测试光路中的至少一种。
多条测试光传输链路中包含有白光源、单色仪、相机、光纤台、标定组件、斩波器、可变光阑盘、探测器和镜头(即光路由器各个出入口的配套镜头)。
参见图1，下面给出一个具体的链路分布方式。
多条测试光传输链路包括第一链路、第二链路、第三链路、第四链路、第五链路、第六链路；所述第一链路包括第一光纤台(即图1中的光纤台A端)和第一镜头(即图1中的镜头A)；所述第二链路包括第二光纤台(即图1中的光纤台B端)和第二镜头(即图1中的镜头B)；所述第三链路包括第三镜头(即图1中的镜头C)、斩波器、可变光阑盘和探测器；所述第四链路包括白光源、单色仪和第四镜头(即图1中的镜头D)；所述第五链路包括相机和第五镜头(即图1中的镜头E)；所述第六链路包括第六镜头(即图1中的镜头F)和标定组件(即图1中的标光)。
此外，还可以将所述第三链路中的斩波器移至所述第四链路中，所述斩波器位于所述单色仪至所述探测器之间。
上述链路中各器件的功能解释如下：
所述第一光纤台用于承载光纤的第一端面，进行三轴位移对焦准直；所述第一镜头用于对光纤的第一端面输出的发散光束进行汇聚准直得到平行光束并传输至所述光路由器，用于将所述光路由器输出的平行光束汇聚准直为汇聚光束并传输至光纤的第一端面。
所述第二光纤台用于承载光纤的第二端面，进行三轴位移对焦准直；所述第二镜头用于对光纤的第二端面输出的发散光束进行汇聚准直得到平行光束并传输至所述光路由器，用于将所述光路由器输出的平行光束汇聚准直为汇聚光束并传输至光纤的第二端面。
即光纤台A端、光纤台B端分别作为待测光纤A、B端光信号输入输出端，光信号在A、B端的传输是双向的，A、B两端具有固定夹持和三轴位移对焦准直的功能。
所述第三镜头用于将所述光路由器输出的平行光束转换为汇聚光，使得汇聚焦平面在所述探测器的屏幕中心位置；所述斩波器用于进行光信号斩波操作，将连续模拟光信号变换为离散数字光信号，斩波频率可控；所述可变光阑盘用于根据测试需求切换不同孔径的光阑至链路中；所述探测器用于进行光信号的采集、探测，探测器针对600nm～1700nm谱宽信号进行线性响和光电转换。
所述白光源用于产生测试宽谱光源；所述单色仪用于对所述白光源产生的光谱进行筛选，输出特定中心频率、特定谱宽的窄带光源；所述第四镜头用于对所述单色仪输出的窄带光源进行汇聚准直得到平行光束，并传输至所述光路由器。
所述相机用于进行光纤端面光学信号的成像、数据采集，用于为光纤参数测试提供图像；所述第五镜头用于调整图像成像焦点，使其汇聚于相机焦平面上。
所述标定组件作为所述相机的成像参数以及装置自检自标的参考；所述第六镜头用于对来自所述标光的发散光束进行汇聚准直得到平行光束，并传输至所述光路由器。
其中，所述白光源的谱宽包含600nm～1700nm；一般采用卤钨光源。所述标定组件采用标定板或具有标准光纤端面几何参数的光纤；所述可变光阑盘采用圆周上均匀设有一系列孔径不同的光阑空圆盘，能够根据需要切换不同孔径光阑至光链路中，光阑孔径分布参考GB-T15972.45设置。
此外，光纤台A端、光纤台B端、标光光纤端面成像实现，可以通过自带环形光源产生光纤端面成像背光，也可以通过外置光源补充光纤端面成像背光，进一步增加测试的准确性。
所述光路由器可以采用多种结构形式构成，例如下列的三种结构：
(1)所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件旋转排布，所述光路由器在旋转运动控制组件的驱动下进行光路切换。
(2)所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件上下层叠排布，所述光路由器在垂直运动控制组件的驱动下进行光路切换。
(3)所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件水平排布，所述光路由器在水平运动控制组件的驱动下进行光路切换。
不论是旋转式、层叠式还是水平式结构，所述光学元件均通过固定座安装在光路由器的基座上；针对每个光学元件，该光学元件与其对应的固定座的相对位置和角度是固定不变的，具有良好重复性。所述光学元件可采用平面反射镜、棱镜等。
以旋转式结构为例，所述光路由器包括：基座、固定旋转轴、旋转运动控制组件、固定座和光学元件；所述基座具有多个工作面，每个所述工作面可承载至少一个所述固定座，所述光学元件安装在所述固定座上；每一个所述工作面可作为当前工作面，当前工作面处于与空间光传输主轴位置相对固定的一个平行空间位置；所述固定旋转轴用于在所述旋转运动控制组件的驱动下，进行当前工作面的切换、对当前工作面的位置进行调节。
可知，本发明通过一个运动部件便可实现多种光纤参数测试光路的切换，能够有效避免现有技术中由于运动部件过多而受环境干扰造成的测量准确度降低的问题，本发明能够有效提高测量的准确度。
光路由器通过运动控制组件驱动，实现六个光学端口的光路链接与切换，光路由器能够根据测试光路的需求，实现不同测试光路的切换。即本装置光路以光路由器为核心，通过光路由器调整不同测试光传输链路，能够完成针对待测光纤的准直耦合对中、AB端面几何参数、截止波长、衰耗参数、宏弯参数、模场直径参数等多参数测试，并且能够实现装置光源、探测器、相机的自我标定校准检测，使整个装置具有了自我检测的智能装置特征。
下面对实现不同测试目的时的光路切换或链路选择方式进行说明。
参见图2，切换至所述装置自检自标定光路时，所述光路由器处于直通状态，所述光路由器与第三链路、第四链路、第五链路、第六链路链接。
参见图3，装切换至所述光纤第一端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与第一链路、第五链路链接。
参见图4，切换至所述光纤第二端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与第二链路、第五链路链接。
参见图5，切换至所述光纤第一端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与第一链路、第二链路、第四链路、第五链路链接。
参见图6，切换至所述光纤第二端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与第一链路、第二链路、第四链路、第五链路链接。
参见图7，切换至所述截止波长测试光路、所述光纤衰耗参数测试光路或光纤宏弯参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与第一链路、第二链路、第三链路、第四链路链接。
参见图8，切换至所述光纤模场直径测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与第一链路、第二链路、第三链路、第四链路链接。
实施例1通过调节光路由器的状态和多条测试光传输链路的选择链接，能够进行装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路的切换。
实施例2：
实施例2提供一种如实施例1提供的光纤多参数测试装置的控制方法，通过调节光路由器的状态和多条测试光传输链路的选择链接，进行装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种光路的切换。
其中，所述光纤准直耦合对中光路包括光纤第一端面对焦准直光路和/或光纤第二端面对焦准直光路；所述光纤端面几何参数测试光路包括光纤第一端面几何参数测试光路和/或光纤第二端面几何参数测试光路；所述光纤特性参数测试光路包括截止波长测试光路、光纤衰耗参数测试光路、光纤宏弯参数测试光路中的至少一种。
参见图2，控制装置切换至所述装置自检自标定光路时，所述光路由器处于直通状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘、探测器、标定组件、第六镜头、第五镜头和相机的链路链接；标定图像(例如，标定组件采用具有标准光纤端面几何参数的光纤时，标定图像具体为标准光纤端面光束图像)通过第六镜头后在相机端面成像，进行图像标定；白光源经过单色仪、第四镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘后，在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行光功率标定。
在自检自标定光路中，固定光源、单色仪、斩波器的状态，通过控制可变光阑盘的孔径改变投射到探测器平面的光强，从而验证探测器的性能。在自检自标定光路中，固定斩波器、光阑盘的状态，通过控制光源、单色仪输出的窄带脉冲光源在探测器上的响应曲线，从而验证光源、单色仪的性能。在自检自标定光路中，可以用标定板等标志物取代标光，实现相机及镜头的成像标定。
参见图3，控制装置切换至所述光纤第一端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与包含有第一光纤台、第一镜头、相机和第五镜头的链路链接；待测光纤的第一端面置于第一光纤台上，端面图像经第一镜头汇聚准直后，再经光路由器内部的光学元件反射，然后经第五镜头在相机端面成像，基于图像进行待测光纤第一端面的对焦、准直。
参见图4，控制装置切换至所述光纤第二端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与包含有第二光纤台、第二镜头、相机和第五镜头的链路链接；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头汇聚准直后，再经光路由器内部的光学元件反射，然后经第五镜头在相机端面成像，基于图像进行待测光纤第二端面的对焦、准直。
参见图5，控制装置切换至所述光纤第一端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、相机、第五镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台和第二镜头的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源经过单色仪后产生中心波长为第一波长(例如，650nm)的窄带光源，经过第四镜头后进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第二镜头，之后通过第二光纤台耦合进待测光纤的第二端面；待测光纤的第一端面置于第一光纤台上，端面图像经第一镜头，经光路由器内部的多个光学元件反射后，经第五镜头在相机端面成像，基于采集图像进行光纤第一端面芯层、包层参数的解算。
参见图6，控制装置切换至所述光纤第二端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、相机、第五镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台和第二镜头的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源经过单色仪后产生中心波长为第二波长(例如，650nm)的窄带光源，经过第四镜头后进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，经光路由器内部的多个光学元件反射后，经第五镜头在相机端面成像，基于采集图像进行光纤第二端面芯层、包层参数的解算。
参见图7，控制装置切换至所述截止波长测试光路、所述光纤衰耗参数测试光路或光纤宏弯参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台、第二镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源入射至单色仪，根据测试流程调制单色仪输出指定频率窄带光源(例如，衰耗模式下为1000nm～1700nm，宏弯模式下为1550nm、1625nm定波长)；单色仪输出的光源经第四镜头进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，然后经光路由器内部的光学元件单次反射，经第三镜头后经过斩波器、可变光阑盘后最终在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行截止波长、光纤衰耗参数或光纤宏弯参数的解算；其中，可变光阑盘处于100％透光状态。
参见图8，控制装置切换至所述光纤模场直径测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四相机、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台、第二镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源入射至单色仪，调制单色仪输出特定波长(例如，1310nm、1550nm定波长)的窄带光源，单色仪输出的光源经第四镜头进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，然后经光路由器内部的光学元件单次反射，经第三镜头后经过斩波器、可变光阑盘后最终在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行模场直径参数的解算；其中，可变光阑盘根据测试需求调整光阑孔径的大小。
本发明实施例提供的一种光纤多参数测试装置及其控制方法至少包括如下技术效果：
本发明针对当前光纤多参数测试设备结构庞大，控制复杂，运动部件多，容易受环境干扰等问题，提供一种光纤多参数测试装置及其控制方法，以光路由器为中心，能够实现多种光纤参数测试光路切换，结构简单，实用性强，维护性好，运动组件少，准确度高，基于本发明的光路设置能够实现光纤多参数测试装置的小型化、仪表化、工程化应用。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (19)
1.一种光纤多参数测试装置，其特征在于，包括：光路由器和围绕所述光路由器设置的多条测试光传输链路；多条测试光传输链路通过不同链路的组合能够构成多种光纤参数测试光路，所述光路由器用于实现多种光纤参数测试光路的切换。
2.根据权利要求1所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，多种光纤参数测试光路包括装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种；其中，所述光纤准直耦合对中光路包括光纤第一端面对焦准直光路和/或光纤第二端面对焦准直光路；所述光纤端面几何参数测试光路包括光纤第一端面几何参数测试光路和/或光纤第二端面几何参数测试光路；所述光纤特性参数测试光路包括截止波长测试光路、光纤衰耗参数测试光路、光纤宏弯参数测试光路中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件旋转排布，所述光路由器在旋转运动控制组件的驱动下进行光路切换。
4.根据权利要求1所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件上下层叠排布，所述光路由器在垂直运动控制组件的驱动下进行光路切换。
5.根据权利要求1所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述光路由器中包括多个用于进行光路切换的光学元件，多个光学元件水平排布，所述光路由器在水平运动控制组件的驱动下进行光路切换。
6.根据权利要求3、4、5中任一项所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述光学元件通过固定座安装在光路由器的基座上；针对每个光学元件，该光学元件与其对应的固定座的相对位置和角度是固定不变的。
7.根据权利要求3所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述光路由器包括：基座、固定旋转轴、旋转运动控制组件、固定座和光学元件；所述基座具有多个工作面，每个所述工作面可承载至少一个所述固定座，所述光学元件安装在所述固定座上；每一个所述工作面可作为当前工作面，当前工作面处于与空间光传输主轴位置相对固定的一个平行空间位置；所述固定旋转轴用于在所述旋转运动控制组件的驱动下，进行当前工作面的切换、对当前工作面的位置进行调节。
8.根据权利要求3、4、5中任一项所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述光学元件采用平面反射镜或棱镜。
9.根据权利要求1所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，多条测试光传输链路中包含有白光源、单色仪、相机、光纤台、标定组件、斩波器、可变光阑盘、探测器和镜头。
10.根据权利要求9所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，多条测试光传输链路包括第一链路、第二链路、第三链路、第四链路、第五链路、第六链路；所述第一链路包括第一光纤台和第一镜头；所述第二链路包括第二光纤台和第二镜头；所述第三链路包括第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器；所述第四链路包括白光源、单色仪和第四镜头；所述第五链路包括相机和第五镜头；所述第六链路包括第六镜头和标定组件。
11.根据权利要求10所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，将所述第三链路中的斩波器移至所述第四链路中，所述斩波器位于所述单色仪至所述探测器之间。
12.根据权利要求10或11所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述第一光纤台用于承载光纤的第一端面，进行三轴位移对焦准直；所述第一镜头用于对光纤的第一端面输出的发散光束进行汇聚准直得到平行光束并传输至所述光路由器，用于将所述光路由器输出的平行光束汇聚准直为汇聚光束并传输至光纤的第一端面；
所述第二光纤台用于承载光纤的第二端面，进行三轴位移对焦准直；所述第二镜头用于对光纤的第二端面输出的发散光束进行汇聚准直得到平行光束并传输至所述光路由器，用于将所述光路由器输出的平行光束汇聚准直为汇聚光束并传输至光纤的第二端面；
所述第三镜头用于将所述光路由器输出的平行光束转换为汇聚光，使得汇聚焦平面在所述探测器的屏幕中心位置；所述斩波器用于进行光信号斩波操作，将连续模拟光信号变换为离散数字光信号；所述可变光阑盘用于根据测试需求切换不同孔径的光阑至链路中；所述探测器用于进行光信号的采集、探测；
所述白光源用于产生测试宽谱光源；所述单色仪用于对所述白光源产生的光谱进行筛选，输出特定谱宽的窄带光源；所述第四镜头用于对所述单色仪输出的窄带光源进行汇聚准直得到平行光束，并传输至所述光路由器；
所述相机用于进行光纤端面光学信号的成像、数据采集，用于为光纤参数测试提供图像；所述第五镜头用于调整图像成像焦点，使其汇聚于相机焦平面上；
所述标定组件作为所述相机的成像参数以及装置自检自标的参考；所述第六镜头用于对来自所述标光的发散光束进行汇聚准直得到平行光束，并传输至所述光路由器。
13.根据权利要求9所述的光纤多参数测试装置，其特征在于，所述白光源的谱宽包含600nm～1700nm；所述标定组件采用标定板或具有标准光纤端面几何参数的光纤；所述可变光阑盘采用圆周上均匀设有一系列孔径不同的光阑空圆盘。
14.一种如权利要求1至13中任一项所述的光纤多参数测试装置的控制方法，其特征在于，通过调节光路由器的状态和多条测试光传输链路的选择链接，进行装置自检自标定光路、光纤准直耦合对中光路、光纤端面几何参数测试光路、光纤特性参数测试光路、光纤模场直径测试光路中的至少两种光路的切换；其中，所述光纤准直耦合对中光路包括光纤第一端面对焦准直光路和/或光纤第二端面对焦准直光路；所述光纤端面几何参数测试光路包括光纤第一端面几何参数测试光路和/或光纤第二端面几何参数测试光路；所述光纤特性参数测试光路包括截止波长测试光路、光纤衰耗参数测试光路、光纤宏弯参数测试光路中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的光纤多参数测试装置的控制方法，其特征在于，控制装置切换至所述装置自检自标定光路时，所述光路由器处于直通状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘、探测器、标定组件、第六镜头、第五镜头和相机的链路链接；标定图像通过第六镜头后在相机端面成像，进行图像标定；白光源经过单色仪、第四镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘后，在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行光功率标定。
16.根据权利要求14所述的光纤多参数测试装置的控制方法，其特征在于，控制装置切换至所述光纤第一端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与包含有第一光纤台、第一镜头、相机和第五镜头的链路链接；待测光纤的第一端面置于第一光纤台上，端面图像经第一镜头汇聚准直后，再经光路由器内部的光学元件反射，然后经第五镜头在相机端面成像，基于图像进行待测光纤第一端面的对焦、准直；
控制装置切换至所述光纤第二端面对焦准直光路时，所述光路由器处于单次反射状态，所述光路由器与包含有第二光纤台、第二镜头、相机和第五镜头的链路链接；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头汇聚准直后，再经光路由器内部的光学元件反射，然后经第五镜头在相机端面成像，基于图像进行待测光纤第二端面的对焦、准直。
17.根据权利要求14所述的光纤多参数测试装置的控制方法，其特征在于，控制装置切换至所述光纤第一端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、相机、第五镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台和第二镜头的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源经过单色仪后产生中心波长为第一波长的窄带光源，经过第四镜头后进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第二镜头，之后通过第二光纤台耦合进待测光纤的第二端面；待测光纤的第一端面置于第一光纤台上，端面图像经第一镜头，经光路由器内部的多个光学元件反射后，经第五镜头在相机端面成像，基于采集图像进行光纤第一端面芯层、包层参数的解算；
控制装置切换至所述光纤第二端面几何参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、相机、第五镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台和第二镜头的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源经过单色仪后产生中心波长为第二波长的窄带光源，经过第四镜头后进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，经光路由器内部的多个光学元件反射后，经第五镜头在相机端面成像，基于采集图像进行光纤第二端面芯层、包层参数的解算；所述第一波长和所述第二波长相同或不同。
18.根据权利要求14所述的光纤多参数测试装置的控制方法，其特征在于，控制装置切换至所述截止波长测试光路、所述光纤衰耗参数测试光路或光纤宏弯参数测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四镜头、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台、第二镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源入射至单色仪，根据测试流程调制单色仪输出指定频率窄带光源；单色仪输出的光源经第四镜头进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，然后经光路由器内部的光学元件单次反射，经第三镜头后经过斩波器、可变光阑盘后最终在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行截止波长、光纤衰耗参数或光纤宏弯参数的解算；其中，可变光阑盘处于100％透光状态。
19.根据权利要求14所述的光纤多参数测试装置的控制方法，其特征在于，控制装置切换至所述光纤模场直径测试光路时，所述光路由器处于多次反射状态，所述光路由器与包含有白光源、单色仪、第四相机、第一光纤台、第一镜头、第二光纤台、第二镜头、第三镜头、斩波器、可变光阑盘和探测器的链路链接；白光源发出的测试宽谱光源入射至单色仪，调制单色仪输出特定波长的窄带光源，单色仪输出的光源经第四镜头进入光路由器，经光路由器内部的光学元件单次反射后进入第一镜头，之后通过第一光纤台耦合进待测光纤的第一端面；待测光纤的第二端面置于第二光纤台上，端面图像经第二镜头，然后经光路由器内部的光学元件单次反射，经第三镜头后经过斩波器、可变光阑盘后最终在探测器的端面进行光电转换，基于获得的数据进行模场直径参数的解算；其中，可变光阑盘根据测试需求调整光阑孔径的大小。
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