[发明专利]一种天文光纤传输特性自动测量系统

说明书

本发明涉及光纤特性测量领域，具体涉及一种天文光纤传输特性自动测量系统。包括电源部分、测量设备部分以及数据处理器系统部分。电源部分与整个系统的各个模块连接；测量设备部分包括光源入射焦比控制系统，光纤端面检测系统以及光纤传输特性测量系统三个系统，光源入射焦比控制系统位于整个系统光路前端，光纤端面检测系统位于整个系统光路中间，光纤传输特性测量系统位于整个系统光路末端；数据处理器系统部分与测量设备部分构成传输指令与数据的互连局域网。本发明可利用控制系统可自动控制电动光阑直径与电动光阑位置，实时获得光电探测器数据的目的。并且该系统可自动完成天文光纤透射率和出射焦比的测量。

技术领域

本发明涉及光纤特性测量领域，具体涉及一种天文光纤传输特性自动测量系统。

背景技术

天文中应用光纤的领域主要有两个方面：多目标光谱技术和积分视场光谱技术。光纤的传输性能对于天文望远镜的观测效率具有重要影响，随着天文科学目标的不断深入，天文观测的要求也越来越高，对光纤传输特性提出了更高的要求。

由于传输效率和焦比退化特性(Focal Ratio Degradation,FRD)是评价天文光纤系统质量的两个重要参数，对后端光谱仪的观测能力造成极大的影响。光纤的传输损耗大，将降低所获得的光信号的信噪比，而焦比退化不仅影响光谱仪的能量利用率，也对光纤出射光场的点扩散函数产生影响。研究天文光纤系统中光纤传输特性，特别是光纤在望远镜运行过程中的动态焦比退化特性，对提高天文光谱测量精度有着非常重要的意义。

同时，天文光纤透射率是决定传输质量好坏的重要元素之一，因此对天文光纤透射率的准确测量具有非常重要的意义。测量光纤整体透射率时，需要测出光纤输入端的光功率P_in和输出光功率P_out，得到光纤的透射率α。光纤的透射率测量包含了光纤入射光的耦合效率和传输损耗等因素，其中光纤入射端的焦比根据实际望远镜的参数进行控制，这样可以更好地模拟在天文光纤实际应用时的工作场景和使用效果。

另外，光纤的焦比退化是衡量光纤在天文光纤观测中另一个很重要的光传输特性。理想情况下，不考虑光纤的衰减时，输入焦比与输出焦比相同。现实测量中，光纤出射的光会由于光纤端面的粗糙、光纤弯曲、应力以及工艺缺陷导致出射光张角大于入射光张角，出射焦比小于入射焦比，这种现象称为光纤焦比退化。

目前，测量焦比退化的能量法是基于光纤出射光场能量占比，调整光阑通光孔径，使通过光阑的光强占总光强一定的比值，即能量占比EE，然后测量光阑通光口径和位置，从而得出对应能量占比的焦比数值。

为排除光纤端面质量对光纤焦比退化造成的影响，在光纤入射端设置了反射显微成像装置，可以对光纤端面进行拍摄、存档。为解决随着天文光纤系统中的光纤单元使用数量的增多，测量光纤传输特性耗时、繁重的问题，本专利提出一种利用能量法和电控信息处理系统，可实现光纤端面质量观测和光纤传输特性测量的自动测量系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天文光纤传输特性自动测量系统，以达到使用简单，利用控制系统可自动控制电动光阑直径与电动光阑位置，实时获得光电探测器数据的目的。并且该系统可自动完成天文光纤透射率和出射焦比的测量。

本发明的目的是这样实现的：

一种天文光纤传输特性自动测量系统，包括电源部分、测量设备部分以及数据处理器系统部分。电源部分与整个系统的各个模块连接；测量设备部分包括光源入射焦比控制系统，光纤端面检测系统以及光纤传输特性测量系统三个系统，光源入射焦比控制系统位于整个系统光路前端，光纤端面检测系统位于整个系统光路中间，光纤传输特性测量系统位于整个系统光路末端；数据处理器系统部分与测量设备部分构成传输指令与数据的互连局域网。