本发明专利技术提供了一种测定光导纤维的数值孔径和衰减系数的实验设备，所述实验设备包括：光源、聚焦装置（2）、多个光强传感器、准直管（5）、遮光盒（8）、半反半透镜（9）、处理器（11）、角度传感器（12）、第一致动装置（16）、第二致动装置（17）。所述实验设备对相同构造、不同长度的第一待测光纤（6）和第二待测光纤（14）进行测量。所述实验设备具有两种工作模式，数值孔径模式和衰减系数模式，能够方便地在两种模式之间切换，从而测量待测光纤的数值孔径和衰减系数。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种测定光导纤维的数值孔径和衰减系数的实验设备，所述实验设备包括：光源、聚焦装置（2）、多个光强传感器、准直管（5）、遮光盒（8）、半反半透镜（9）、处理器（11）、角度传感器（12）、第一致动装置（16）、第二致动装置（17）。所述实验设备对相同构造、不同长度的第一待测光纤（6）和第二待测光纤（14）进行测量。所述实验设备具有两种工作模式，数值孔径模式和衰减系数模式，能够方便地在两种模式之间切换，从而测量待测光纤的数值孔径和衰减系数。【专利说明】一种测定光导纤维的数值孔径和衰减系数的实验设备
本专利技术涉及参数测定领域，具体涉及一种用于光导纤维的参数测定的实验设备。
技术介绍
随着光通信技术的飞速发展，光导纤维即光纤的应用已非常普及。数值孔径表征光纤的集光能力，衰减系数反应光纤的传输损耗。这两个参数的准确测定对光纤质量的评定和光纤通信系统的传输距离的确定起着非常重要的作用。大学物理实验中，由于数值孔径和衰减系数的测量方法以及仪器的不同，通常分别使用两套仪器测量。测量装置繁多，步骤复杂，测试时间长，仪器设备没有高效利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于:提供一种实验设备，其可以同时完成光纤的数值孔径和衰减系数的测量，从而简化测试过程，提高设备利用率，节省时间。_4]数值孔径的测暈数值孔径(NA)有两种定义方式:一是最大理论数值孔径，二是远场强度有效数值孔径NAeff。NAeff定义为光纤远场辐射图上光强下降到最大值5%处的半张角的正弦值。通常测定的为远场强度有效数值孔径NArff，因而本专利技术也旨在对该有效数值孔径进行测定，可以通过测量光通过光纤后光强的变化来有效测定数值孔径。衰减系数β的测暈为了测量衰减系数β，一般是使同样角分布的激光束分别通过长度为L1和L2的两根材料相同的光纤，分别测量经过两根光纤后的透射光强I1和I2，从而得到:I1=10 (1-R)2 (1-A) V0li(I)I2=10 (1-R)2 (1-A)n> e_0L2 (2)其中，入射光强为Itl，对于两根光纤采用相同的入射光强，R为端面的光强反射率，A为全反射的损失率，η、η’分别为光在两根光纤中的全反射次数，如果L1和L2相差不多，n ^ η’。可选用不同长度例如80mm和60mm, 40mm和30mm,两者长度不能相差大于20mm。当相差超过20mm时，由于全反射的损失率A不便测量，将引入较大误差。式(1)/(2)，得到Ι1/Ι2=θ-β (Ll-L2)=e-e Λ L，Λ L=L1_L2 为两根光纤的长度差，两边取自然对数，得光纤的衰减系数β = (InI2-1nI1) / Δ L。在数值孔径的测量中，需要不断调整入射光束在光纤端面的入射角来得到光纤远场辐射图。一般现有技术中，采用转动光纤或采用转动光源的方式来调整入射光束在光纤端面的入射角。其通常情况下要求入射光束一般限定为平行光束，以保证转动过程中，入射光束的所有光线的入射角是相同的并且入射到光纤端面的光量保持不变。否则，转动过程中，无法保证入射光量和角度，这会导致光强曲线图的基准不一致。整个测量过程需要一根光纤，进行一次测量即可得出结果。在现有技术中，测量衰减系数时，不需要改变入射光束中光线的入射角，即不需要转动光纤或是光源，但需要分别对两根光纤先后进行测量。因此，需要将入射光线汇聚到一起，照射到光纤的端面上，以保证每次的透射光强相同。整个测量过程需要两根光纤，进行两次测量，计算可得结果。为了采用同一套设备测量数值孔径和衰减系数两种参数，需找到两者的相通点。本申请的专利技术人发现，数值孔径和衰减系数最后都与光通过光纤后的光强大小相关。基于此，本申请的专利技术人设计了本专利技术的实验设备。具体而言，本专利技术提出一种测定光导纤维的数值孔径和衰减系数的实验设备，所述实验设备包括:光源、聚焦装置、多个光强传感器、准直管、遮光盒、半反半透镜、处理器、角度传感器、第一致动装置、第二致动装置，其中，所述实验设备对相同构造、不同长度的第一待测光纤和第二待测光纤进行测量，所述光源用于发射激光束；所述聚焦装置对所述激光束进行会聚，并且在所述聚焦装置的焦点附近设置第一光强传感器；所述第一待测光纤的第一端面接收所述激光束并在所述第一待测光纤的第二端面处输出所述激光束，在所述第一待测光纤的第二端面处设置第二光强传感器；所述遮光盒设置在所述第一待测光纤的第二端面处，并且在所述遮光盒的入光口处接收来自所述第一待测光纤的激光束；所述半反半透镜置于所述遮光盒内，使得从所述遮光盒的入光口处接收的激光束的部分被反射并从所述遮光盒的第一出光口离开所述遮光盒朝向所述第二待测光纤的第一端面入射，从所述遮光盒的入光口处接收的光束的另一部分透射并从所述遮光盒的第二出光口离开所述遮光盒；在所述遮光盒的第二光出口处和所述第二待测光纤的第二端面处分别设置第三光强传感器和第四光强传感器；所述第一致动装置与所述准直管相连接，能够驱动所述准直管进入或离开所述聚焦装置与所述第一待测光纤之间的光路中；所述第二致动装置与所述第一待测光纤相连接，用于驱动所述第一待测光纤相对于所述光源所发出的激光的光轴旋转；所述角度传感器测量所述第一待测光纤相对于所述光源所发出的激光的光轴而旋转的角度；所述处理器接收各个光强传感器和所述角度传感器所测得的信号，并且对所接收到的信号进行处理。优选地，所述半反半透镜的反射和透射比率为50%:50%。优选地，所述实验设备能够工作在两种模式下:数值孔径模式和衰减系数模式。优选地，在数值孔径模式下，所述第一致动装置驱动所述准直管进入所述聚焦装置与所述第一待测光纤之间的光路中，并且所述聚焦装置将所述光源发出的激光束聚焦在所述准直管的第一端面处，所述激光束经所述准直管准直后从所述准直管的第二端面出射，并入射到所述第一待测光纤的第一端面。所述第三光强传感器测量由所述半反半透镜所透射的光束的最大光强以及随着所述第一待测光纤的旋转所透射的光束的光强下降到最大光强的5%时，所述第一待测光纤所旋转的角度，所述处理器基于所述角度确定所述第一待测光纤的数值孔径。优选地，在衰减系数模式下，所述第一致动装置驱动所述准直管离开所述聚焦装置与所述第一待测光纤之间的光路，并且所述聚焦装置将所述光源发出的激光束聚焦在所述第一待测光纤的第一端面处。所述处理器基于所述第一待测光纤的第一端面处的入射光强、第二端面处的出射光强、所述第二待测光纤的第二端面处的出射光强、所述第一待测光纤和所述第二待测光纤二者的长度差来确定所述第一待测光纤和所述第二待测光纤的衰减系数。本专利技术将激光光源、透镜、准直管组合在一起形成可选的两种入射光束模式，解决数值孔径和衰减系数的入射光束不同的问题；通过采用半反半透镜，解决衰减系数中需要两根光纤的问题，简化测试过程，使两种参数测量装置更容易融合。【专利附图】【附图说明】图1是根据本专利技术的一个实施例的实验设备在模式一状态下的示意图；图2是根据本专利技术的一个实施例的实验设备在模式二状态下的示意图；图3是测量衰减系数时图2中所示的两根待测光纤的局部放大视图。【具体实施方式】图1和图2分别示出了本专利技术的一个实施例在数值孔径模式和衰减系数模式下的工作示意图。如图1所示，本实施例的实验设备包括:光源(图1中仅本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测定光导纤维的数值孔径和衰减系数的实验设备，其特征在于，所述实验设备包括：光源、聚焦装置（2）、多个光强传感器、准直管（5）、遮光盒（8）、半反半透镜（9）、处理器（11）、角度传感器（12）、第一致动装置（17）、第二致动装置（16），其中，所述实验设备对相同构造、不同长度的第一待测光纤（6）和第二待测光纤（14）进行测量，所述光源用于发射激光束；所述聚焦装置（2）对所述激光束进行会聚，并且在所述聚焦装置的焦点附近设置第一光强传感器（4）；所述第一待测光纤（6）的第一端面接收所述激光束并在所述第一待测光纤（6）的第二端面处输出所述激光束，在所述第一待测光纤（6）的第二端面处设置第二光强传感器（7）；所述遮光盒（8）设置在所述第一待测光纤（6）的第二端面处，并且在所述遮光盒（8）的入光口处接收来自所述第一待测光纤（6）的激光束；所述半反半透镜（9）置于所述遮光盒（8）内，使得从所述遮光盒（8）的入光口处接收的激光束的部分被反射并从所述遮光盒（8）的第一出光口离开所述遮光盒朝向所述第二待测光纤（14）的第一端面入射，从所述遮光盒（8）的入光口处接收的光束的另一部分透射并从所述遮光盒（8）的第二出光口离开所述遮光盒（8）；在所述遮光盒（8）的第二光出口处和所述第二待测光纤（14）的第二端面处分别设置第三光强传感器（10）和第四光强传感器（13）；所述第一致动装置（17）与所述准直管（5）相连接，能够驱动所述准 直管（5）进入或离开所述聚焦装置（2）与所述第一待测光纤（6）之间的光路中；所述第二致动装置（16）与所述第一待测光纤（6）相连接，用于驱动所述第一待测光纤（6）相对于所述光源所发出的激光的光轴旋转；所述角度传感器（12）测量所述第一待测光纤（6）相对于所述光源所发出的激光的光轴而旋转的角度；所述处理器（11）接收各个光强传感器和所述角度传感器（12）所测得的信号，并且对所接收到的信号进行处理。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：支珊，王启银，石慧，赵锐，王晓强，李学勤，赵飞，
申请(专利权)人：国家电网公司，山西省电力公司大同供电分公司，
类型：发明
国别省市：
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