[发明专利]单晶光纤损耗测量仪

说明书

本发明涉及一种利用光学手段来测试或分析材料，特别是利用散射和光谱性质，根据所测试的材料性质来改变入射光的装置。

单晶光纤是一种新型光纤材料，属于短光纤，它兼容块状单晶材料和玻璃光纤的波导特性，可应用于制造线性和非线性光学器件，如制造传感器，激活器件，非线性光学器件，高能量密度的传输器件等。单晶光纤的主要质量指标是材料的光学损耗和材质的均匀性，单晶光纤损耗测量仪是为确定单晶光纤材料最佳生长条件和测试该材料性能而研制的测量仪器。

现有的光纤损耗测量方案是采用切断法或背向散射法。切断法是测量出整根光纤的输出光强后，在输入端部切下一段短光纤，按原有的光注入条件，测出短光纤的输出光强，以此作为被测光纤的注入光强，计算出整根光纤的总损耗系数，此方案测量精度高，但只适用于测量长光纤损耗而不适用短光纤测量;背向散射法是将大功率的窄脉冲光注入被测光纤，在注入端测出沿光纤背向返回的散射光功率，由于散射光功率与该处入射光强成正比，由此可获得光沿该光纤传输时的损耗信息，可测量沿光纤长度方向各点的损耗特性。该方案有较好的重复性，适用于测量均匀性好、宏观缺陷很少的光纤，但不适用于测量单晶光纤。

本发明的目的在于提供一种单晶光纤损耗测量仪，能同时测量单晶光纤的散射和透射损耗特性，测量过程由计算机自动控制，具有量程大、精度高、测量速度快的特点。

本单晶光纤损耗测量仪，包括光源，斩波器，单色仪，参考光纤，匹配液盒，被测光纤，光散射探测器，光透射探测器，其特征是设有程控锁相放大器7，A/D板8，微机控制系统9以及开关K，其中程控锁相放大器7的一个输入端通过开关K接光透射探测器6或光散射探测器5的输出端，其另两个输入端分别接斩波器2的光电探测器的输出端和微机控制系统9的电平输出端，其输出端接A/D板8的输入端，A/D板8的输出端与微机控制系统9的一个输入端连接，微机控制系统9的另一个输入端与单色仪3的输出端连接，微机控制系统9的另两个输出端分别与单色仪3和光散射探测器5的步进马达的驱动电路的输入端连接，A/D板采用0809;当开关K接通光透射探测器6时，测量被测光纤L的光透射损耗，开关K接通带有积分球的光散射探测器5时，测量被测光纤L的光散射损耗。

程控锁相放大器7由前置放大器71、一级程控放大器72、高低通滤波器73、二级程控放大器74、相敏检波器及直流放大器75以及参考通道76组成，光散射探测器5或光透射探测器6的输出经开关K接前置放大器71、前置放大器71的输出端依次通过一级程控放大器72、高低通滤波器73、二级程控放大器74接相敏检波器及直流放大器75的一个输入端，斩波器2的光电探测器输出端接参考通道76的输入端，参考通道76的输出端与相敏检波器及直流放大器75的另一个输入端连接，微机控制系统9的电压输出端PB₀～PB₃分别与一级程控放大器72和二级程控放大器74的控制端A、B、C、D连接，相敏检波器及直流放大器75的输出端与A/D板8的输入端连接。

微机控制系统9由IBM-PC机91、译码器92和接口93构成，其中译码器92采用74LS30，接口93采用8255，PC机91的数据总线D₀～D₇与接口93的双向数据总线D₀～D₇连接，PC机91地址线A₀～A₉经译码器92地址译码，其2个输出端分别与接口93的CS端和A/D板8的START、ALE端连接，PC机91的IOW、IOR、RES、GND端分别与接口93的WR、RD、RES、GND端连接，A/D板8的端口D₀～D₇接接口93的输入口PA₀～PA₇，接口93的高位输出口PC₄～PC₆与单色仪3和光散射探测器5的步进电机的驱动电路连接，接口93的高位输出口PC₇接A/D板8的输出允许端OE，接口93的端口PB₀～PB₃分别接一级程控放大器72和二级程控放大器74的控制端A、B、C、D，PC机91的IRQ₂端与接口93的端口PC₂及单色仪3的光电耦合器输出端连接，当PC机91的A₄端为低电平时选通接口93，为高电平时选通A/D板8，A/D板8的IN端与相敏检波器及直流放大器75的输出端连接。