CN114325942A - 一种光纤基模激发的实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光纤光缆生产测试技术领域，公开了一种光纤基模激发的实现方法及装置。本发明通过光功率注入模块对引导光纤的纤芯注入光功率，激发出在引导光纤内传输的基模和高阶模；通过光纤拉锥滤除引导光纤中的高阶模；通过空间光耦合器，将经过光纤拉锥区域输出的基模光注入至待测光纤。本发明可以简化现有测试方法中单模光纤高阶模滤除的过程，可以提高对光纤进行基模传输性能测试的效率。

Description

一种光纤基模激发的实现方法及装置

技术领域

本发明属于光纤光缆生产测试技术领域，更具体地，涉及一种光纤基模激发的实现方法及装置。

背景技术

单模光纤是一种在通信领域广泛使用的光纤，可用来进行大容量、长距离的信号传输。在制造过程中，需要对单模光纤的多种传输性能进行测试。单模光纤内光信号的传输应该只存在一种模式，即基模传输。但是，当单模光纤的长度较短，注入光的光斑尺寸大于待测光纤的芯径和模场直径时，会在单模光纤内激发出高阶模，且由于光纤长度不足以损耗掉高阶模，导致此时的单模光纤内有基模和高阶模共存的情况，这会影响单模光纤各传输性能(如模场直径、截止波长等)测试的准确性。

针对上述情况，目前测试多采用将待测光纤的输入端打小圈，以加强高阶模的损耗，或是加长待测光纤的长度(采用22米待测光纤)等方法，目的都是损耗掉待测光纤中被激发的高阶模。

但是，现有测试方法存在以下技术缺点：现有单模光纤在加强了抗弯性能后，打多个小圈(直径10mm)也不容易损耗掉高阶模，且打小圈的直径和圈数在测试过程中较难形成固定标准。如果采用22米长的待测光纤进行测试，则单次测试消耗的光纤比常规打圈测试长度增加20米，这对于光纤生产企业也是一个不小的浪费。因此，当前测试技术的问题是不能用简单便捷的手段确保待测光纤只被激发基模。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种光纤基模激发的实现方法及装置，以简化现有测试方法中单模光纤高阶模滤除的过程，提高对光纤进行基模传输性能测试的效率。

本发明提供一种光纤基模激发的实现方法，包括以下步骤：

通过光功率注入模块对引导光纤的纤芯注入光功率，激发出在所述引导光纤内传输的基模和高阶模；

通过光纤拉锥滤除所述引导光纤中的高阶模；

通过空间光耦合器，将经过光纤拉锥区域输出的基模光注入至待测光纤。

优选的，所述光纤拉锥区域通过在一段引导光纤的后端熔接一段或多段拉锥光纤得到。

优选的，所述光纤拉锥区域通过在一段引导光纤上选取一段或多段进行熔融拉锥处理得到。

优选的，基于显微成像的方式，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合，并在输出光纤的端面和输入光纤的端面加入匹配液。

优选的，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合时，对输出光纤的端面进行处理，形成一个球面会聚微镜。

优选的，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合时，采用熔接的方式，实现输出光纤和输入光纤的接续。

优选的，通过空间光复用的方式，在多条基模输出支路中，选取与待测光纤的光学指标匹配程度最高的一条基模输出支路；通过所述光功率注入模块对选取的基模输出支路中的引导光纤的纤芯注入光功率；其中，每条基模输出支路均包括一段引导光纤和光纤拉锥区域。

优选的，不同的基模输出支路的输出端光纤的纤芯直径和模场直径不同。

另一方面，本发明提供一种光纤基模激发的实现装置，包括：光功率注入模块、空间光耦合器和基模输出支路；所述基模输出支路包括一段引导光纤和光纤拉锥区域；所述光纤基模激发的实现装置用于实现上述的光纤基模激发的实现方法中的步骤。

优选的，所述光纤基模激发的实现装置还包括：空间光复用器，所述空间光复用器设置在所述光功率注入模块与所述空间光耦合器之间；所述基模输出支路为多条；所述光纤基模激发的实现装置用于实现上述的光纤基模激发的实现方法中的步骤。

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：

在发明中，对一段引导光纤进行光功率注入，通过拉锥光纤滤除引导光纤中的高阶模，通过空间光耦合器将经过引导光纤和光纤拉锥区域的输出光耦合进入待测光纤。此外，本发明还可通过空间光复用的方式选取不同模场直径和纤芯直径的基模输出支路，以匹配待测光纤，进而得到最大的注入效率，避免激发待测光纤的高阶模。本发明提出的一种激发引导光纤的基模，并用空间光耦合的方法实现待测光纤的基模激发的实现方法，可以简化现有测试方法中单模光纤高阶模滤除的过程，提高对光纤进行基模传输性能测试的效率。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种光纤基模激发的实现方法中光纤拉锥区域的示意图；

图2是光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端对准的示意图；

图3是本发明实施例2提供的一种光纤基模激发的实现方法的流程示意图；

图4是本发明实施例3提供的一种光纤基模激发的实现装置的结构示意图；

图5是本发明实施例4提供的一种光纤基模激发的实现装置中通过空间光复用器链接多条基模输出支路的示意图。

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提供了一种光纤基模激发的实现方法，包括以下步骤：

通过光功率注入模块对引导光纤的纤芯注入光功率，激发出在所述引导光纤内传输的基模和高阶模；

通过光纤拉锥滤除所述引导光纤中的高阶模；

通过空间光耦合器，将经过光纤拉锥区域输出的基模光注入至待测光纤。

即实施例1对引导光纤的一端注入光功率，将经过拉锥的另一端通过空间耦合器与待测光纤进行纤芯对准。

引导光纤内被激发的基模和高阶模在传输一段距离后，进入光纤拉锥区域；由于基模在光纤的纤芯中心附近传输，而高阶模的传输路径离纤芯更远，因此，通过对光纤进行轴向拉锥的方式限制光的传输路径，可以使高阶模以包层传输的方式被消耗掉，参见图1。

其中，所述光纤拉锥区域通过在一段引导光纤的后端熔接一段或多段拉锥光纤得到。或者，所述光纤拉锥区域通过在一段引导光纤上选取一段或多段进行熔融拉锥处理得到。熔融拉锥是指将一段光纤去除涂覆层之后，通过加热熔融并同时缓慢拉伸的方式减小光纤的纤芯和包层直径的工艺。

使用一个空间光耦合器，将光纤拉锥的尾端出光口与待测光纤的入光口进行耦合。耦合是指将输出光尽可能多的注入到待测光纤的纤芯中。

基于显微成像的方式，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合，并在输出光纤的端面和输入光纤的端面加入匹配液，以减小光在光纤端面的折射和反射，并约束光纤的发散角，参见图2。此外，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合时，还可以采用对输出光纤的端面进行处理，形成一个球面会聚微镜的方式；或者，不使用匹配液，采用熔接的方式，实现输出光纤和输入光纤的接续。考虑到更换待测光纤的便利性和处理光纤端面的制造成本，使用匹配液并采用显微成像的方式进行耦合，能够得到最优的实施效果。

在实施例1的基础上做进一步的优化，得到实施例2。

实施例2：

实施例2提供了一种光纤基模激发的实现方法，通过空间光复用的方式，在多条基模输出支路中，选取与待测光纤的光学指标匹配程度最高的一条基模输出支路；通过光功率注入模块对选取的基模输出支路中的引导光纤的纤芯注入光功率；然后光纤拉锥滤除引导光纤中的高阶模，最后通过空间光耦合器，将经过光纤拉锥区域输出的基模光注入待测光纤。其中，每条基模输出支路均包括一段引导光纤和光纤拉锥区域。不同的基模输出支路的输出端光纤的纤芯直径和模场直径不同。

即实施例2中的引导光纤及熔融拉锥光纤可以是由一系列模场直径和芯径不同的光纤组成的多路阵列，可通过空间光复用器选择其中一路。

参见图3，实施例2提供的一种光纤基模激发的实现方法，包括以下步骤：

S1：根据待测光纤的光学指标，主要是纤芯直径和模场直径，选取合适的基模输出支路；

S2：对选取的基模输出支路中的引导光纤的纤芯注入光功率，激发出引导光纤内传输的基模和高阶模；

S3：引导光纤内传输的光，经过光纤拉锥区域后，由于纤芯和包层的直径变小，远离纤芯传输的高阶模被剥除；

S4：通过空间光耦合器，将光纤拉锥尾纤与待测光纤的纤芯对准，完成基模光注入。

待测光纤的纤芯和模场直径通常在已知的一个范围内。在该范围内，选择一个最合适的支路作为激发基模光的工作支路。通常待测单模光纤的纤芯范围是8～10微米，模场直径9～12微米。在这个范围内，两端光纤的数值越接近，耦合效果越好。通过空间光复用的方式将光功率注入这个工作支路。

其中，空间光复用器可以是一种多路光开关设备，通过内部的电控微反射镜进行光的一路输入多路选择输出复用，也可以是自行组装在一个旋转轴上的反射镜，利用不同的旋转角度实现空间光复用。这里的空间光复用器是指一个多路光开关设备。

实施例3：

实施例3提供了一种光纤基模激发的实现装置，参见图4，包括：光功率注入模块、空间光耦合器和基模输出支路；所述基模输出支路包括一段引导光纤和光纤拉锥区域。所述光纤基模激发的实现装置用于实现如实施例1所述的光纤基模激发的实现方法中的步骤。

以所述光纤拉锥区域是通过在一段引导光纤的后端熔接一段或多段拉锥光纤得到的为例，实施例3提供的装置可以理解为包括光功率注入模块、引导光纤、拉锥光纤和空间光耦合器。

通过所述光功率注入模块对所述引导光纤注入光功率，然后通过所述拉锥光纤去除所述引导光纤中的高阶模，只保留基模传输；通过所述空间光耦合器将所述拉锥光纤的输出端与待测光纤的输入端对接，则完成对待测光纤的基模光注入。

在实施例3的基础上做进一步的优化，得到实施例4。

实施例4：

实施例4提供了一种光纤基模激发的实现装置，还包括：空间光复用器，所述空间光复用器设置在所述光功率注入模块与所述空间光耦合器之间；所述基模输出支路为多条。所述光纤基模激发的实现装置用于实现如实施例2所述的光纤基模激发的实现方法中的步骤。

以所述光纤拉锥区域是通过在一段引导光纤的后端熔接一段或多段拉锥光纤得到的为例，实施例4提供的装置可以理解为包括光功率注入模块、空间光复用器、多条引导光纤及与其熔接的拉锥光纤(参见图5，记为引导光纤N、光纤拉锥N)、空间光耦合器。

通过所述空间光复用器，可以在多个引导光纤及拉锥光纤构成的支路中选择一路进行光功率注入，多个引导光纤及拉锥光纤构成的支路的差异表现在各支路的输出端光纤纤芯的直径和模场直径不同。输出端光纤纤芯的直径和模场直径与待测光纤越接近，基模光注入的匹配程度越高，表现在注入功率更高以及注入后激发高阶模的可能性越低。

本发明实施例提供的一种光纤基模激发的实现方法及装置至少包括如下技术效果：

本发明通过对引导光纤进行光注入，激发出高阶模和基模，并通过光纤拉锥消除高阶模，再通过空间耦合器将基模注入待测光纤的方式实现待测光纤的基模激发。并可通过空间光复用的方式选取与待测光纤光学指标匹配程度最高的一个支路进行注入。考虑到对待测光纤进行拉锥预处理会导致测试效率太低，本发明对引导光纤进行拉锥处理，能够有效提高测试效率。通过本发明提高的方法和装置能够简化现有测试方法中单模光纤高阶模滤除的过程，提高对光纤进行基模传输性能测试的效率。

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 (10)

1.一种光纤基模激发的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过光功率注入模块对引导光纤的纤芯注入光功率，激发出在所述引导光纤内传输的基模和高阶模；

通过光纤拉锥滤除所述引导光纤中的高阶模；

通过空间光耦合器，将经过光纤拉锥区域输出的基模光注入至待测光纤。

2.根据权利要求1所述的光纤基模激发的实现方法，其特征在于，所述光纤拉锥区域通过在一段引导光纤的后端熔接一段或多段拉锥光纤得到。

3.根据权利要求1所述的光纤基模激发的实现方法，其特征在于，所述光纤拉锥区域通过在一段引导光纤上选取一段或多段进行熔融拉锥处理得到。

4.根据权利要求1所述的光纤基模激发的实现方法，其特征在于，基于显微成像的方式，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合，并在输出光纤的端面和输入光纤的端面加入匹配液。

5.根据权利要求1所述的光纤基模激发的实现方法，其特征在于，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合时，对输出光纤的端面进行处理，形成一个球面会聚微镜。

6.根据权利要求1所述的光纤基模激发的实现方法，其特征在于，利用所述空间光耦合器，将光纤拉锥的输出端与待测光纤的输入端进行耦合时，采用熔接的方式，实现输出光纤和输入光纤的接续。

7.根据权利要求1所述的光纤基模激发的实现方法，其特征在于，通过空间光复用的方式，在多条基模输出支路中，选取与待测光纤的光学指标匹配程度最高的一条基模输出支路；通过所述光功率注入模块对选取的基模输出支路中的引导光纤的纤芯注入光功率；其中，每条基模输出支路均包括一段引导光纤和光纤拉锥区域。

8.根据权利要求7所述的光纤基模激发的实现方法，其特征在于，不同的基模输出支路的输出端光纤的纤芯直径和模场直径不同。

9.一种光纤基模激发的实现装置，其特征在于，包括：光功率注入模块、空间光耦合器和基模输出支路；所述基模输出支路包括一段引导光纤和光纤拉锥区域；

所述光纤基模激发的实现装置用于实现如权利要求1-6中任一项所述的光纤基模激发的实现方法中的步骤。

10.根据权利要求9所述的光纤基模激发的实现装置，其特征在于，还包括：空间光复用器，所述空间光复用器设置在所述光功率注入模块与所述空间光耦合器之间；所述基模输出支路为多条；

所述光纤基模激发的实现装置用于实现如权利要求1-8中任一项所述的光纤基模激发的实现方法中的步骤。

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