CN213455350U - 一种光纤模场直径自动测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光纤测试技术领域，公开了一种光纤模场直径自动测量系统，主控系统分别与锁相放大器、光源、CCD相机、光纤位移调整单元连接，光电转换器与锁相放大器连接。本实用新型提供的测量系统具有很高的稳定性，操作简单，测量模场直径准确。

Description

一种光纤模场直径自动测量系统

技术领域

本实用新型涉及光纤测试技术领域，尤其涉及一种光纤模场直径自动测量系统。

背景技术

光纤在各行各业中有着广泛的应用，如通信、医疗、军事、安防、矿业等领域。光在光纤传输的过程中，光束是不可能完全集中在纤芯中传输的，还有部分能量会在光纤的包层中传输，此时光纤纤芯的直径是不能够完全反映出光在光纤中的能量分布情况。

模场直径(MFD--Mode Field Diameter)，用来表征在单模光纤的纤芯区域基模光的分布状态。基模在纤芯区域轴心线处光强最大，并随着偏离轴心线的距离增大而逐渐减弱。准确的测出光纤的模场直径，能够有助于深入掌握光纤的特性，为光纤的生产提供准确的参数，提高光纤的生产质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤模场直径自动测量系统，以准确测量光纤模场直径。

本实用新型提供一种光纤模场直径自动测量系统，包括：主控系统、锁相放大器、光电转换器、光源、CCD相机、光纤位移调整单元；所述主控系统分别与所述锁相放大器、所述光源、所述CCD相机、所述光纤位移调整单元连接，所述光电转换器与所述锁相放大器连接；

所述光源用于为被测光纤提供注入光；

所述光电转换器用于将接收到的来自被测光纤的出光端的光信号转换为电信号；

所述锁相放大器用于对所述光电转换器输出的所述电信号进行处理，得到测量信息；

所述CCD相机用于对被测光纤的出光端的图像进行采集，得到图像信息；

所述主控系统用于控制所述光源的工作频率，用于接收来自所述CCD相机的所述图像信息，根据所述图像信息控制所述光纤位移调整单元的移动，用于获取来自所述锁相放大器的测量信息，对所述测量信息进行处理得到被测光纤的模场直径信息。

优选的，所述光纤模场直径自动测量系统还包括：红外LED灯；所述CCD相机为红外CCD相机；所述红外LED灯用于照亮被测光纤的出光端的背景。

优选的，所述光纤位移调整单元包括：三维位移台驱动器、光纤耦合三维位移台、光纤放置三维位移台；所述主控系统与所述三维位移台驱动器连接，所述三维位移台驱动器分别与所述光纤耦合三维位移台、所述光纤放置三维位移台连接；

所述光纤耦合三维位移台用于承载被测光纤的入光端，所述光纤放置三维位移台用于承载被测光纤的出光端；所述三维位移台驱动器用于接收来自所述主控系统的控制信息，根据所述控制信息对所述光纤耦合三维位移台、所述光纤放置三维位移台进行X、Y、Z三轴控制。

优选的，所述主控系统根据所述图像信息控制所述光纤位移调整单元的移动，使被测光纤的出光端的轴心与所述光电转换器的光耦中心对齐。

优选的，所述主控系统还用于显示被测光纤的所述模场直径信息。

优选的，所述光纤耦合三维位移台、所述光纤放置三维位移台均包括光纤夹。

本实用新型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：

在实用新型中，提供的光纤模场直径自动测量系统包括主控系统、锁相放大器、光电转换器、光源、CCD相机、光纤位移调整单元；将被测光纤放置在光纤位移调整单元上，通过光源为被测光纤提供注入光，在被测光纤的出光端的对焦阶段，通过CCD相机对被测光纤的出光端的图像进行采集得到图像信息，主控系统根据图像信息控制光纤位移调整单元的移动进行对焦，对焦完成后对被测光纤的入光端进行耦合，然后开始测量，测量时通过光电转换器将接收到的来自被测光纤的出光端的光信号转换为电信号，通过锁相放大器对电信号进行处理得到测量信息，通过主控系统对测量信息进行处理得到被测光纤的模场直径信息。本实用新型能够准确测量光纤的模场直径，且操作简单、稳定性高。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种光纤模场直径自动测量系统的框架示意图；

图2为利用本实用新型提供的一种光纤模场直径自动测量系统进行光纤模场直径测量的流程示意图。

其中，1—主控系统、2—锁相放大器、3—光电转换器、4—三维位移台驱动器、5—光源、6—CCD相机、7—红外LED灯、8—光纤耦合三维位移台、9—光纤放置三维位移台。

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。

本实施例提供了一种光纤模场直径自动测量系统，参见图1，主要包括：主控系统1、锁相放大器2、光电转换器3、光源5、CCD相机6、光纤位移调整单元；所述主控系统1分别与所述锁相放大器2、所述光源5、所述CCD相机6、所述光纤位移调整单元连接，所述光电转换器3与所述锁相放大器2连接。

所述光源5用于为被测光纤提供注入光；所述光电转换器3用于将接收到的来自被测光纤的出光端的光信号转换为电信号；所述锁相放大器2用于对所述光电转换器输出的所述电信号进行处理，得到测量信息；所述CCD相机6用于对被测光纤的出光端的图像进行采集，得到图像信息；所述主控系统1用于控制所述光源5的工作频率，用于接收来自所述CCD相机6的所述图像信息，根据所述图像信息控制所述光纤位移调整单元的移动，使被测光纤的出光端的轴心与所述光电转换器3的光耦中心对齐，用于获取来自所述锁相放大器2的测量信息，对所述测量信息进行处理得到被测光纤的模场直径信息。

优选的方案中还包括：红外LED灯7；所述CCD相机6为红外CCD相机；所述红外LED灯7用于照亮被测光纤的出光端的背景。

其中，所述光纤位移调整单元包括：三维位移台驱动器4、光纤耦合三维位移台8、光纤放置三维位移台9；所述主控系统1与所述三维位移台驱动器4连接，所述三维位移台驱动器4分别与所述光纤耦合三维位移台8、所述光纤放置三维位移台9连接；所述光纤耦合三维位移台8用于承载被测光纤的入光端，所述光纤放置三维位移台9用于承载被测光纤的出光端；所述三维位移台驱动器4用于接收来自所述主控系统1的控制信息，根据所述控制信息1对所述光纤耦合三维位移台8、所述光纤放置三维位移台9进行X、Y、Z三轴控制。

此外，所述主控系统1还用于显示被测光纤的所述模场直径信息。所述光纤耦合三维位移台8、所述光纤放置三维位移台9均包括光纤夹。

下面对各个组成部分做进一步的说明。

(1)主控系统。

所述主控系统1的主要功能有：一是控制所述光源5的工作频率，二是控制所述三维位移台驱动器4的X、Y、Z三轴的运动方向与步长，三是接收所述CCD相机6采集的被测光纤的出光端的图像再根据该图像判断被测光纤的出光端是否对齐所述光电转换器3的中心位置，四是读取所述锁相放大器2的数据，然后对读取到的数据进行处理、计算得出被测光纤的MFD值。

(2)锁相放大器。

所述锁相放大器2的主要功能是将所述光电转换器3输出的电信号进行处理。具体体现在过滤噪声，提取并放大目标信号。最后该目标信号输出给所述主控系统1，用以进一步的处理。

(3)光电转换器。

所述光电转换器3的光耦中心与被测光纤的出光端的轴心对齐。所述光电转换器3的主要功能是将接收到的被测光纤的出光端的光信号转换为电信号，再将转换之后的电信信号输出给所述锁相放大器2。所述光电转换器3能将微弱的光信号转换为电信号，有着很好动态响应。

(4)三维位移台驱动器。

所述三维位移台驱动器4的主要功能是接收所述主控系统1的控制信号，然后根据控制信号对所述光纤耦合三维位移台8和所述光纤放置三维位移台9进行X、Y、Z三轴控制。

(5)光源。

所述光源5的主要功能是为被测光纤提供注入光，所述光源5受所述主控系统1的控制。在所述主控系统1的控制下，所述光源5发出的光由连续光转换为调制光。

(6)CCD相机。

所述CCD相机6的主要功能是采集被测光纤的出光端的图像，并传输给所述主控系统1。所述CCD相机6采集的图像主要用于被测光纤的出光端的对焦阶段。根据采集到的图像来判断被测光纤的出光端的位置是否摆放正确。所述CCD相机6是工作红外波段的，这样可以很好的减少环境光的干扰。

(7)红外LED灯。

由于采用的所述CCD相机6是工作红外波长段的，因此采用所述红外LED灯7配合相机减少环境光的影响。即所述红外LED灯7的主要功能是照亮被测光纤的出光端的背景，以便所述CCD相机6采集到清晰的光纤端面图像。

(8)光纤耦合三维位移台。

所述光纤耦合三维位移台8的主要功能是承载被测光纤的入光端，通过所述三维位移台驱动器4的控制调整被测光纤的入光端的位置，使所述光源5发出的调制光信号最大量地注入到被测光纤中。

(9)光纤放置三维位移台。

所述光纤放置三维位移台9的主要功能是承载被测光纤的出光端，通过所述三维位移台驱动器4的控制调整被测光纤的出光端的位置，将被测光纤的出光端调整到所述CCD相机6视场的中心位置。

利用本实用新型提供的一种光纤模场直径自动测量系统进行光纤模场直径测量的具体流程如图2所示，首先将被测光纤的一端放置在所述光纤耦合三维位移台上，再将另一端放置在所述光纤放置三维位移台上。通过所述光源为被测光纤提供注入光，在被测光纤的出光端的对焦阶段，通过所述CCD相机对被测光纤的出光端的图像进行采集得到图像信息，所述主控系统根据图像信息控制光纤放置三维位移台的移动，使被测光纤的出光端的轴心与所述光电转换器的光耦中心对齐。对焦完成之后再对被测光纤的入光端进行耦合，通过控制所述光纤耦合三维位移台的移动使所述光源发出的光信号最大量的注入到被测光纤中，耦合完成之后开始测量，测量时通过所述光电转换器接收被测光纤的出光端的光信号，并经所述锁相放大器后传输至所述主控系统，再经过所述主控系统处理、计算得出被测光纤的MFD值，测量完成之后，可由所述主控系统外置显示屏将被测光纤的MFD值显示出来，测量结束。

本实用新型提供的测量系统具有很高的稳定性，测量模场直径准确，同时该系统的自动化程度高、操作简单，只需将被测光纤的两端用光纤夹夹住放置在测试系统的相应位置即可，测试完成后还可自动显示模场直径值。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种光纤模场直径自动测量系统，其特征在于，包括：主控系统、锁相放大器、光电转换器、光源、CCD相机、光纤位移调整单元；所述主控系统分别与所述锁相放大器、所述光源、所述CCD相机、所述光纤位移调整单元连接，所述光电转换器与所述锁相放大器连接；

所述光源用于为被测光纤提供注入光；

所述光电转换器用于将接收到的来自被测光纤的出光端的光信号转换为电信号；

所述锁相放大器用于对所述光电转换器输出的所述电信号进行处理，得到测量信息；

所述CCD相机用于对被测光纤的出光端的图像进行采集，得到图像信息；

所述主控系统用于控制所述光源的工作频率，用于接收来自所述CCD相机的所述图像信息，根据所述图像信息控制所述光纤位移调整单元的移动，用于获取来自所述锁相放大器的测量信息，对所述测量信息进行处理得到被测光纤的模场直径信息。

2.根据权利要求1所述的光纤模场直径自动测量系统，其特征在于，还包括：红外LED灯；所述CCD相机为红外CCD相机；所述红外LED灯用于照亮被测光纤的出光端的背景。

3.根据权利要求1所述的光纤模场直径自动测量系统，其特征在于，所述光纤位移调整单元包括：三维位移台驱动器、光纤耦合三维位移台、光纤放置三维位移台；所述主控系统与所述三维位移台驱动器连接，所述三维位移台驱动器分别与所述光纤耦合三维位移台、所述光纤放置三维位移台连接；

所述光纤耦合三维位移台用于承载被测光纤的入光端，所述光纤放置三维位移台用于承载被测光纤的出光端；所述三维位移台驱动器用于接收来自所述主控系统的控制信息，根据所述控制信息对所述光纤耦合三维位移台、所述光纤放置三维位移台进行X、Y、Z三轴控制。

4.根据权利要求1所述的光纤模场直径自动测量系统，其特征在于，所述主控系统根据所述图像信息控制所述光纤位移调整单元的移动，使被测光纤的出光端的轴心与所述光电转换器的光耦中心对齐。

5.根据权利要求1所述的光纤模场直径自动测量系统，其特征在于，所述主控系统还用于显示被测光纤的所述模场直径信息。

6.根据权利要求3所述的光纤模场直径自动测量系统，其特征在于，所述光纤耦合三维位移台、所述光纤放置三维位移台均包括光纤夹。

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