CN116893045B - 一种光纤力学各向异性/同性的测试方法及其测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光纤力学各向异性/同性的测试方法及其测试装置，搭建整体实验平台，包括用来固定光纤的定位支撑，用来将平行光射入光纤的光源以及用来接收光纤出射光轨迹的探测器。在进行测试时，通过向光纤出射端施加固定的竖直向下的力，并等角度间隔旋转光线，进而通过观察光纤出射光轨迹进行光纤力学特性判断。本发明方法为光纤力学特性测试提供了一种新思路，所需仪器数量少，测试结果直观，可行性高。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感领域，具体地说，是一种光纤力学各向异性/同性的测试方法及其测试装置。
背景技术
光纤被广泛应用于光纤传感、光纤通信、光学器件制作等领域。光纤的光学参数测试方法已经发展得比较成熟，而光纤的力学特性的测试存在一定困难，主要原因有两点。其一，光纤的原材料二氧化硅是一种脆性材料，在对光纤施加径向的应力时，很容易使光纤折断；其二，光纤的直径在微米量级，很难直接观测出光纤径向的形变。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种光纤力学各向异性/同性的测试方法及其测试装置，以解决光纤力学特性测试时，存在的因无法直接观测光纤的形变而无法检测光纤的力学特性的问题。
本发明一种光纤力学各向异性/同性的测试方法，具体为：
首先，将待测光纤水平设置，由激光光源发射平行光，耦合入待测光纤；此时光纤的出射光通过CCD探测器进行采集，获取出射光光斑位置，将其作为原点。
进一步，向待测光纤出射端施加大小及方向固定的力；随后将待测光纤旋360°，在旋转过程中，每旋转角度α时采集光纤出射光光斑位置，并计算当前出射光光斑位置与原点间距。
进一步，以原点为中心在当前光纤旋转角度所对应的角度位置，且距离圆心为当前计算距离处绘制点，并将点进行连线，得到光纤出射光轨迹。
根据得到的光纤出射光即可进行光纤各向异性/同性的判断，方法为：当光纤出射光轨迹为圆形时，则待测光纤为各向同性；当出射光轨迹为椭圆时，则待测光纤为各向异性。
本发明的优点在于：
1、本发明光纤力学各向异性/同性的测试方法，通过光纤出射光的轨迹可以确定光纤的力学各向异性（或各向同性），从而实现低成本、快速且直观地检测光纤的力学特性。
2、本发明光纤力学各向异性/同性的测试方法及其测试装置，结构简单，可快速安装和拆卸，便于光纤的安装，且通过砝码向光纤施加固定放方向的力，
附图说明
图1为本发明光纤力学各向异性/同性的测试方法流程图；
图2为本发明光纤力学各向异性/同性的测试装置结构示意图；
图3为待测光纤为力学各向同性时，探测器接收到的轨迹图；
图4为待测光纤为力学各向异性时，探测器接收到的轨迹图；
图5为显示器中显示的光纤各向同性时光斑连线图；
图6为显示器中显示的光纤各向异性时光斑连线图。
图中：
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明光纤力学各向异性的测试方法，如图1所示，具体步骤如下：
步骤1：将待测光线固定安装于光纤陶瓷插芯内。
步骤2：将光纤陶瓷插芯支撑于水平面上，使待测光纤平行于水平面。
步骤３：激光光源发射平行光，耦合入待测光纤。
步骤４：通过CCD探测器采集光纤的出射光，将图像发送至图像处理系统，此时光纤平行于水平面，无应力状态，由图像处理系统设定所采集图像中出射光光斑位置为原点。
步骤５：在光纤前端沿光纤径向给光纤提供一个固定向下的数量级在不大于1克左右均匀的压力。
步骤６控制光纤旋转；在旋转过程中，待测光纤每旋转角度（，此为示例，角度越小观测精度越高）时通过CCD探测器采集一次光纤的出射光，并将采集图像发送至图像处理系统中，由图像处理系统计算当前出射光照射光斑位置与原点间距离；同时在显示器中，以原点为中心在当前光纤旋转角度所对应的角度位置，且距离圆心为当前计算距离处绘制点，由此实现光纤出射光轨迹的追踪。进一步将各点进行连线，得到光线出射光轨迹图。
步骤7：通过出射光的轨迹判断待测光纤的各向异性或各向同性。
在图3所示，当光纤为各向同性时，向其施加固定压力，光纤出射光照射点在光纤旋转过程中始终照射到同一位置。如图4所示，当光纤为各向异性时，向其施加固定压力，光纤出射光照射点在A、B两点间移动。
由此，根据前述显示器中显示的联合旋转角度进行记录的光斑位置，即可直观地检测出光纤各向异性或同性，如图5、图6所示，具体为：当光纤出射光沿旋转角度偏移中心位置的轨迹为圆形时，则表示待测光纤为力学各向同性；当出射光沿旋转角度偏移中心位置的轨迹为椭圆或其他非圆形状时，则表示待测光纤为力学各向异性。且通过该图形可直观地检测出光纤的力学各向异性差异。
在光纤陀螺中，光纤需制备成光纤环使用，制备光纤环过程中，由于绕环过程中摩擦及其他附加力产生微扰，其主轴方向会发生自然的寄生旋转，，在磁光法拉第效应的作用下，上述的寄生扭转会引入非互易相位差。设寄生扭转率为，则积累的法拉第相位差为：
；
式中，V为Verdet常数；为线性双折射矢量；为磁场𝐵相对于基准轴的角度；R为光纤线圈的半径。上述因素会降低高双折射光子晶体光纤的性能，将其直接用于光纤陀螺中时将增大光纤陀螺的法拉第磁敏感性，降低偏振互易性，引入随机相位误差。
而通过本发明方法可以快速、直观地检测出光纤的力学各向异性差异；光纤力学各向异性差异越大，绕环时的扭转率越小，产生的法拉第相位差就越小，光纤陀螺的磁敏感性就越小。因此本发明方法可筛选适合制成低磁敏感性光纤陀螺的光纤。
为实现上述方法，本发明设计一种光纤力学各向异性/同性的测试装置，如图2所示，包括激光光源1、旋转控制机构2、光纤陶瓷插芯3、定位支撑4、砝码5、CCD探测器6、图像处理系统7与显示器8。
所述光纤陶瓷插芯3内部插接固定待测光纤9；光纤陶瓷插芯3通过定位支撑4固定安装于光学平台10上。
如图2所示，所述定位支撑4用于将光纤水平设置于光学平台上。定位支撑4包括底座401、前部支撑402、中部支撑403、后部支撑404与光纤旋转件405。其中，底座401前后位置开孔用于与光学平台10上的安装孔配合，由螺钉穿过拧紧，将定位支撑4固定于光学平台10上。
前部支撑402、中部支撑403和后部支撑404与底座401设计为一体。其中中部支撑403与后部支撑404对应位置开有同轴等尺寸插芯定位孔；前部支撑402上安装光线旋转件405。光纤陶瓷插芯3插入中部支撑403与后部支撑404上的通孔内，与插芯定位孔间间隙配合，实现光纤陶瓷插芯3的定位，并具有转动副，且转动过程中始终平行与光学平台10。
光纤旋转件405通过轴承安装于前部支撑402上开设的与插芯定位孔同轴设计的旋转件安装孔内形成转动副。光纤旋转件405上开有与插芯定位孔同轴的插芯固定孔用于插入光纤陶瓷插芯3，进一步通过旋紧光纤旋转件405侧壁开设的与插芯固定孔相通螺孔内安装的顶紧螺钉，固定光纤陶瓷插芯3。
上述光纤旋转件405前端端部设计有连接法兰，该连接法兰用来连接固定旋转控制机构2。
所述旋转控制机构2包括旋转电机201、连接盘202、输出齿轮203、传动齿轮204与电机支架205。其中，连接盘202通过螺栓同轴与光纤旋转件405末端连接法兰固定，且中心开有穿孔供光纤陶瓷插芯3穿过。连接盘202外端面上固定安装有传动齿轮204，传动齿轮204中心开孔，用于光纤陶瓷插芯3穿出。
旋转电机201固定安装于电机支架205上；电机支架205固定安装于光学平台10上。旋转电机201输出轴上同轴固定安装有输出齿轮203，该输出齿轮203与前述传动齿轮204啮合。由此通过旋转电机201控制输出齿轮203旋转，进一步由传动齿轮204传动，由连接盘202带动光纤旋转件405旋转，最终由光纤旋转件405带动待测光纤9旋转。
所述激光光源1位于旋转控制机构2前方，安装于光源支架上；由激光光源发射平行光，耦合入待测光纤9。
所述砝码5用来向待测光纤9施加径向力。砝码5为0.2g，悬挂于待测光纤9末端，由砝码5向待测光纤9前端施加径向力，保证砝码5的重力小于待测光纤9在径向上发生较大形变的力，使砝码5不会从待测光纤9上滑落。
所述CCD探测器6设置于待测光纤9后方，用来采集待测光纤的出射光照射点，并发送至图像处理系统7进行处理。
所述图像处理系统7用来接收CCD探测器采集到的光纤出射光图像，计算当前出射光光斑位置与原点间距离；同时在显示器8中，以原点为中心在当前光纤旋转角度所对应的角度位置，且距离圆心为当前计算距离处绘制点，并将各点进行连线。
所述显示器8用来显示由图像处理系统7处理后得到的轨迹图像。
Claims (3)
1.一种光纤力学各向异性/同性的测试方法，其特征在于：
步骤1：将待测光纤固定安装于光纤陶瓷插芯内；
步骤2：将光纤陶瓷插芯支撑于水平面上，使待测光纤平行于水平面；
步骤３：激光光源发射平行光，耦合入待测光纤；
步骤４：通过CCD探测器采集光纤的出射光，将图像发送至图像处理系统，此时光纤平行于水平面，无应力状态，由图像处理系统设定所采集图像中出射光光斑位置为原点；
步骤５：进一步，在待测光纤出射端沿待测光纤径向给光纤提供一个固定向下由悬挂砝码实现的均匀压力，砝码的数量级不大于1克；
步骤６：控制光纤旋转；在旋转过程中，待测光纤每旋转角度α时，通过CCD探测器采集一次光纤的出射光，并将采集图像发送至图像处理系统中，由图像处理系统计算当前出射光照射光斑位置与原点间距离；同时在显示器中，以原点为中心在当前光纤旋转角度所对应的角度位置，且距离圆心为当前计算距离处绘制点，由此实现光纤出射光轨迹的追踪；进一步将各点进行连线，得到光纤出射光轨迹图；
步骤7：通过出射光的轨迹判断待测光纤的各向异性或各向同性；
根据前述显示器中显示的联合旋转角度进行记录的光斑位置，即可直观地检测出光纤各向异性或同性，具体为：当光纤出射光沿旋转角度偏移中心位置的轨迹为圆形时，则表示待测光纤为力学各向同性；当出射光沿旋转角度偏移中心位置的轨迹为椭圆或其他非圆形状时，则表示待测光纤为力学各向异性，且通过图形能够直观地检测出光纤的力学各向异性差异。
2.如权利要求1所述一种光纤力学各向异性/同性的测试方法，其特征在于：。
3.如权利要求1所述一种光纤力学各向异性/同性的测试方法，其特征在于：待测光纤固定安装于光纤陶瓷插芯内部；光纤陶瓷插芯通过定位支撑架设于光学平台上，且具有转动副；光纤陶瓷插芯的转动通过电机控制，由齿轮传动的方式实现。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108919521A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | 南京恒高光电研究院有限公司 | 一种用于挤压保偏光纤的偏振主轴对准系统和方法 |
| CN208653480U (zh) * | 2018-08-16 | 2019-03-26 | 珠海光库科技股份有限公司 | 一种光纤指向性的测试装置及测试系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7150193B2 (en) * | 2003-12-29 | 2006-12-19 | General Electric Company | Method for detection of defects in anisotropic materials |
| CN105737767A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-06 | 南通永明光纤材料有限公司 | 一种双光纤毛细管同心度快捷测量方法 |
| CN107727362B (zh) * | 2017-09-27 | 2023-10-31 | 南京春辉科技实业有限公司 | 光纤束出射光斑偏离值的检测装置及其检测方法 |
| CN208780155U (zh) * | 2018-09-27 | 2019-04-23 | 深圳市富士精陶科技有限公司 | 一种光纤陶瓷插芯偏心测量标定机 |
| CN210571304U (zh) * | 2019-11-11 | 2020-05-19 | 珠海光焱科技有限公司 | 一种大光斑输出光纤指向性的测试装置 |
| CN111856648B (zh) * | 2020-08-24 | 2021-05-04 | 北京航空航天大学 | 基于应力分布各向异性的抗扭转实芯保偏光子晶体光纤 |
| CN112415686B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-03-29 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光纤固定旋转装置及其使用方法 |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108919521A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-30 | 南京恒高光电研究院有限公司 | 一种用于挤压保偏光纤的偏振主轴对准系统和方法 |
| CN208653480U (zh) * | 2018-08-16 | 2019-03-26 | 珠海光库科技股份有限公司 | 一种光纤指向性的测试装置及测试系统 |
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| Publication number | Publication date |
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