一种光子晶体光纤定轴装置及定轴方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光子晶体光纤定轴装置，其中，光纤置于光纤支撑台上并通过夹持卡夹夹持，码盘和旋转器分别安装于光纤支撑台旁，光纤支撑台、码盘和旋转器均安装于移动平台上，光纤的待测端靠近测量光路的一端，测量光路的另一端置于相机的摄像位置，照明光源的出射光对准光纤的待测端，相机的信号输出端和码盘的信号输出端上位机的信号输入端连接。本发明专利技术公开了一种光子晶体光纤定轴装置采用的定轴方法，根据测量光路和码盘的实时信息采集，通过移动平台和旋转器对光纤进行定轴。本发明专利技术通过实时监测光纤的轴向位置和旋转角度，协助光纤选择和固定敏感轴方向，可以快速有效地找到需要的光纤轴向并将光纤固定。

【技术实现步骤摘要】
一种光子晶体光纤定轴装置及定轴方法
本专利技术涉及一种光子晶体光纤传感单元制备中应用的光子晶体光纤定位装置，尤其涉及一种光子晶体光纤定轴装置及定轴方法。
技术介绍
光子晶体光纤即PCF，又称微结构光纤或蜂窝光纤，是在光子晶体研究的基础上发展起来的新型光导纤维材料。光子晶体光纤的结构和传统光纤完全不同，其包层中分布着沿径向周期性排列、沿光纤轴向伸展的微孔。按导光机理通常分为两类：一类是折射率传导型光子晶体光纤，芯区折射率高，可用全内反射机制来解释光的传导；另一类是光子带隙光纤，其包层横截面的折射率具有规则的周期分布，芯区折射率低，出现的光子带隙效应把频率位于带隙内的光约束在纤芯中。相比普通光纤，PCF具有许多奇异的特性，当受到压力、温度、应力、应变等外界因素影响时其光学特性发生改变，因此可以做为新型传感器的传感单元。PCF的种类很多，当将其横截面上的圆对称性破坏，会产生双折射效率，使得其具有明显的双轴向性。典型的是保偏光子晶体光纤即PM-PCF，其内部是双孔的不对称微观结构，折射率在X、Y轴两方向的折射率差异形成了快慢轴导致双轴向效应，即PM-PCF具有敏感轴。当采用保偏光子晶体光纤作为压力敏感单元时，由于内部多孔结构使得沿两个正交方向的空气孔的大小和排列不同，改变了折射率分布的对称性，当光纤受到垂直于光纤敏感轴向的压力横向时，光纤双折射率产生明显变化，使得其接入后端的光谱检测系统后，即可以获得外界实时压力值，此压力值准确性和传感器安装时是否沿敏感轴方向安装密切相关。当安装轴向出现偏差，施加的压力偏离光纤敏感轴向，必然导致测量压力值小于真实值，所以，在制备光纤压力传感单元时必须严格区分光纤敏感方向，才能将光纤沿敏感轴方向准确地安装于被测物体上，否则将获得错误的测量结果。保偏光子晶体光纤作为压力传感单元是一种新型传感结构，其敏感轴的定向和定位直接影响测量准确性，对传感器的使用效果具有重要影响。由于光纤本身尺寸结构极小，普通的光子晶体光纤含涂覆层直径仅250μm，去掉涂敷层后包层直径125μm，有些特种保偏光子晶体光纤包层直径甚至只有80μm，这种细如头发丝的材料增加了其作为传感单元的定轴和定位难度。目前市面上尚缺乏能够对光子晶体光纤进行精确定位的专用装置或设备，所以，在光子晶体光纤传感单元制备过程中存在定位困难，导致光子晶体光纤传感单元的精度不足，质量下降。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够确保传感器能正确安装和精确定位的光子晶体光纤定轴装置及定轴方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种光子晶体光纤定轴装置，包括用于将光纤的待测端面高清晰度成像的相机、用于对所述光纤的待测端面视觉效果放大并传输光线的测量光路、用于为所述光纤的待测端照明的照明光源、用于支撑所述光纤的光纤支撑台、用于夹持所述光纤的夹持卡夹、用于旋转所述光纤的旋转器、用于测量所述光纤的旋转角度的码盘、用于微距移动所述光纤的移动平台和上位机，所述光纤置于所述光纤支撑台上并通过所述夹持卡夹夹持，所述码盘和所述旋转器分别安装于所述光纤支撑台旁，所述光纤支撑台、所述码盘和所述旋转器均安装于所述移动平台上，所述光纤的待测端靠近所述测量光路的一端，所述测量光路的另一端置于所述相机的摄像位置，所述照明光源的出射光对准所述光纤的待测端，所述相机的信号输出端和所述码盘的信号输出端通过两条数据线与所述上位机的信号输入端连接。上述结构中，测量光路用于对光纤的待测端面视觉效果放大并传输光线，从而能够让相机拍摄光纤的待测端的高清图像，让用户实时了解光纤的轴向角度和精确位置；相机用于将光纤的待测端面高清晰度成像，成像信息通过上位机的界面向用户显示；照明光源用于为测量光路照明，其出射光照射到待测光纤端面后反射回测量光路，使光纤的待测端端面结构清晰度极高；光纤支撑台用于支撑光纤，其支撑面的摩擦系数极小；夹持卡夹用于夹持光纤，采用常规的夹持结构比如十字卡夹即可，只要能夹持光纤即可；旋转器用于旋转光纤，采用常规的旋转装置即可，只要能及时正反向旋转光纤并定位即可，旋转器中设置“U”形槽，以便于放置光纤；码盘用于测量光纤的旋转角度，包括圆形转盘和数据读取装置，是现有设备，其旋转角度信息传输给上位机后向用户显示；移动平台用于微距移动光纤，采用常规的较为精密的X、Y、Z三向移动平台即可，用户根据上位机显示的实时数据来控制移动平台，使光纤移动到合适位置；上位机用于人机交互和运行图像处理等常规程序。进一步，为了在必要时提高照射亮度，所述光子晶体光纤定轴装置还包括用于为所述测量光路补光的透射光源。透射光源主要用于给测量光路补光，也能给机械部分照明。优选地，所述光纤支撑台为上表面经过光滑处理的支撑台，所述光纤支撑台的上表面设有“V”形槽，所述光纤同时置于所述“V”形槽内、所述码盘的“U”形缺口内和所述旋转器的“U”形槽内。为了便于稳定安装较长的光纤，所述光纤支撑台为两个且在所述光纤的轴向方向前后排列，两个所述光纤支撑台的内侧分别安装有一个安装板，两个安装板之间安装有中轴，所述码盘和所述旋转器同轴安装于所述中轴上，所述旋转器与所述码盘连接并能带动所述码盘旋转。作为优选，所述相机为全波段数字相机；所述测量光路为同轴照明变倍同心测量光路；所述照明光源为同轴照明光源且由同轴照明驱动盒驱动。具体地，所述上位机为计算机。为了集中安装、整体美观，且为了当部件安装调试完成后方便部件定位，所述光子晶体光纤定轴装置中除了所述上位机外的其它所有部件均安装于底板上并置于上盖内。一种光子晶体光纤定轴装置采用的定轴方法，包括以下步骤：(1)打开照明光源至中等光强，将一张半透明的纸放置在靠近测量光路的光纤支撑台的前端形成光斑，调节移动平台的X、Z向位置，使大致半个光斑落于光纤支撑台的“V”形槽内，确保光纤放置于测量光路的中心位置，再Y向调节移动平台，调节到Y向位移范围的中间位置；(2)打开上位机并使上位机内的图形处理软件和码盘角度显示程序运行，将照明光源的光源强度调弱后，调节测量光路的放大倍数至最小，确保上位机上图像处理软件的视场最大；(3)按设计长度将光纤切割成段，将其中一段的其中一端的涂覆层剥去后，使用光纤切割刀具将光纤端面切割平整，并作为待测端(4)将码盘的“U”形缺口向上并将码盘前端的锁紧装置打开，将旋转器的“U”形槽向上，将夹持卡夹打开，将光纤同时放置于光纤支撑台的“V”形槽内、码盘的“U”形缺口内和旋转器的“U”形槽内；(5)光纤的待测端距离测量光路的距离为6-8mm，用手轻触光纤的待测端，观察图形处理软件中图像，当出现某一小亮点时，调节测量光路的放大倍数，观察此亮点是否是光纤的待测端面，找到光纤的待测端面后，将测量光路的放大倍数调节到最小；(6)将夹持卡夹放下夹住光纤，将码盘前端的锁紧装置旋转一定角度以锁住光纤，确保光纤稳定，此过程中根据需要重新微调移动平台，直到光纤的待测端面反射的小亮点进入图像处理软件的视场范围中心；(7)将测量光路的放大倍数增大，在图形处理软件中可以清楚显示出光纤的待测端面的微结构图形，如果此时中心的双孔不在水平方向，则调节旋转器使其双孔处于水平方向以确保敏感轴垂直于台面，此过程中，在调节旋转器的同时不断微调移动平台的位置，以保持光纤的待测端面位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：包括用于将光纤的待测端面高清晰度成像的相机、用于对所述光纤的待测端面视觉效果放大并传输光线的测量光路、用于为所述光纤的待测端照明的照明光源、用于支撑所述光纤的光纤支撑台、用于夹持所述光纤的夹持卡夹、用于旋转所述光纤的旋转器、用于测量所述光纤的旋转角度的码盘、用于微距移动所述光纤的移动平台和上位机，所述光纤置于所述光纤支撑台上并通过所述夹持卡夹夹持，所述码盘和所述旋转器分别安装于所述光纤支撑台旁，所述光纤支撑台、所述码盘和所述旋转器均安装于所述移动平台上，所述光纤的待测端靠近所述测量光路的一端，所述测量光路的另一端置于所述相机的摄像位置，所述照明光源的出射光对准所述光纤的待测端，所述相机的信号输出端和所述码盘的信号输出端通过两条数据线与所述上位机的信号输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：包括用于将光纤的待测端面高清晰度成像的相机、用于对所述光纤的待测端面视觉效果放大并传输光线的测量光路、用于为所述光纤的待测端照明的照明光源、用于支撑所述光纤的光纤支撑台、用于夹持所述光纤的夹持卡夹、用于旋转所述光纤的旋转器、用于测量所述光纤的旋转角度的码盘、用于微距移动所述光纤的移动平台和上位机，所述光纤置于所述光纤支撑台上并通过所述夹持卡夹夹持，所述码盘和所述旋转器分别安装于所述光纤支撑台旁，所述光纤支撑台、所述码盘和所述旋转器均安装于所述移动平台上，所述光纤的待测端靠近所述测量光路的一端，所述测量光路的另一端置于所述相机的摄像位置，所述照明光源的出射光对准所述光纤的待测端，所述相机的信号输出端和所述码盘的信号输出端通过两条数据线与所述上位机的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：所述光子晶体光纤定轴装置还包括用于为所述测量光路补光的透射光源。3.根据权利要求1或2所述的光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：所述光纤支撑台为上表面经过光滑处理的支撑台，所述光纤支撑台的上表面设有“V”形槽，所述光纤同时置于所述“V”形槽内、所述码盘的“U”形缺口内和所述旋转器的“U”形槽内。4.根据权利要求3所述的光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：所述光纤支撑台为两个且在所述光纤的轴向方向前后排列，两个所述光纤支撑台的内侧分别安装有一个安装板，两个安装板之间安装有中轴，所述码盘和所述旋转器同轴安装于所述中轴上，所述旋转器与所述码盘连接并能带动所述码盘旋转。5.根据权利要求1或2所述的光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：所述相机为全波段数字相机；所述测量光路为同轴照明变倍同心测量光路；所述照明光源为同轴照明光源且由同轴照明驱动盒驱动。6.根据权利要求1或2所述的光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：所述上位机为计算机。7.根据权利要求1或2所述的光子晶体光纤定轴装置，其特征在于：所述光子晶体光纤定轴装置中除了所述上位机外的其它所有部件均安装于底板上并置于上盖内。8.一种如权利要求3所述的光子晶体光纤定轴装置采用的定轴方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄志，张毅，欧阳智江，胡绍全，黎启胜，李翀，张荣，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51