[发明专利]熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置及其测量方法

说明书

本发明涉及的一种熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置及其测量方法，它包括第一激光入射装置、第二激光入射装置、第一CCD相机、第二CCD相机、光学传感器和计算机系统；所述第一激光入射装置和第二激光入射装置分别设置在熊猫型保偏光纤相邻的两侧，所述第一CCD相机和第二CCD相机分别设置在与第一激光入射装置和第二激光入射装置对应的熊猫型保偏光纤的两侧，所述第一CCD相机和第二CCD相机分别与计算机系统相连接，所述计算机系统与光学传感器相连接。本发明可得到实时位置光纤的扭转角度，且测量精度更高，减小了在光纤拉丝或者绕制成环的过程中抖动带来的影响，而且便于安设和对现有设备的改造。

技术领域

本发明涉及光纤传感测试技术领域，尤其涉及一种熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置及其测量方法。

背景技术

保偏光纤，主要应用于光纤电流互感器，光纤陀螺，光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统，是一种具有广泛应用价值的特种光纤类型。应力双折射保偏光纤主要有领结型保偏光纤、熊猫型保偏光纤和椭圆包层型保偏光纤三种。其中，熊猫型保偏光纤应用最为广泛。

保偏光纤传输线偏振光，在以光学相干检测为基础的光纤传感器中使用，实现对物理量的高精度测量，是生产光纤陀螺（惯性制导系统）和光纤水听器（声呐系统）的核心原材料。随着光纤传感器的不断发展，对光纤性能的稳定性也提出了更高的要求。保偏光纤在生产制作和绕制成环的过程当中，会发生一定角度的扭转，这种扭转会引起偏振光在光纤中传播时偏振态的变化，从而引起光纤传感器测量精度的误差。为了提高光纤传感器的测量精度，有必要对保偏光纤的扭转进行测量。

现有技术中，中国专利文献CN103954240A公开了一种基于谱域OCT系统测量保偏光纤扭转的方法，利用谱域OCT成像系统对待测保偏光纤断面进行成像，得到保偏光纤不同位置的断面成像后，根据成像中两个应力区中心点的相对位置对保偏光纤的扭转角度进行测量，该方法在测试精度低，而且在测量过程中需要暂停光纤收线和放线，不可用于在线测量。中国专利文献CN103940373A公开了一种熊猫型保偏光纤外扭角度的测量方法，该检测方法基于熊猫型保偏光纤两个应力区对光线的会聚作用，探测两个应力区对应的光线会聚点之间的垂直距离，依据几何光学的原理，由应力区汇聚点之间的垂直距离计算得到保偏光纤的扭转角度，该方法在测量过程中，需要来回移动测试平台，还需要保持第一探测器与第二探测器在同一水平面上，该方法操作较为复杂，不利于产业化应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置及其测量方法，无需过多的人为干预操作并且测量精度高，分辨率高，可以用于光纤拉丝或者绕制成环时的在线实时监测，同时可以有效的避免光纤在拉制或者绕制成环过程当中光纤轻微抖动造成的影响。

本发明的目的是这样实现的：

一种熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置，熊猫型保偏光纤包括纤芯、第一应力区、第二应力区和石英包层，它包括第一激光入射装置、第二激光入射装置、第一CCD相机、第二CCD相机、光学传感器和计算机系统；

纤相邻的两侧，所述第一CCD相机和第二CCD相机分别设置在与第一激光入射装置和第二激光入射装置对应的熊猫型保偏光纤的两侧，所述第一CCD相机和第二CCD相机分别与计算机系统相连接，所述计算机系统与光学传感器相连接，所述光学传感器安装于拉丝设备或者绕环设备的牵引轮上。

一种熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置，所述第一激光入射装置和第二激光入射装置分别发射出第一准直激光束和第二准直激光束，所述第一准直激光束和第二准直激光束呈正交分布，并垂直于光纤轴向方向。

一种熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置，所述第一激光入射装置和第二激光入射装置发射的激光频率为2~50kHz。

一种熊猫型保偏光纤扭转角度在线测量装置，所述第一准直激光束和第二准直激光束形成的有效测量区域为4mm*4mm。