[发明专利]光纤测头中光纤的布置方法

权利要求书

1.一种光纤测头中光纤的布置方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建反射式光纤测头球面或球内模型，以三维模型中的坐标原点(0,0,0)为起始位置，构建球心坐标点C(x₀,y₀,z₀)及半径为R的测端球，其中测端球也为反射球；

(2)假设发射光纤的半径为r，数值孔径为α，点A(x_A,y_A,0)为发射光纤最外层的坐标；点B(x_B,y_B,z_B)为入射光与测端球的接触点，也是入射光的反射点；在测量过程中，测端球的球心位置会发生变化，若点D(x_D,y_D,z_D)是点A关于法线BE的对称点，点E(x_E,y_E,z_E)为法线BE与AD连线的交点，则入射光纤的截面是直径为r的圆，所以A点满足方程：

反射球半径为R，其方程为：

(x-x₀)²+(y-y₀)²+(z-z₀)²＝R²

入射光纤发出的光，经过数值孔径的放大，形成一个入射光锥，其方程为：

入射光锥与反射球的交线确定了球面上的反射边界，其由方程可推导为：

入射光AB的方程为：

法线BC的方程为：

过A点与法线BC垂直的平面方程为：

(x₀-x_B)(x-x_A)+(y₀-y_B)(y-y_A)+(z₀-z_B)(z-z_A)＝0

法线BC的参数方程为：

x＝(x₀-x_B)t+x_B

y＝(y₀-y_B)t+y_B

z＝(z₀-z_B)t+z_B

由此求得参数t，进而求得点E的坐标；D点是A点关于E点的对称点，所以：

x_D＝2x_E+x_A

y_D＝2y_E+y_A

z_D＝2z_E+z_A

反射光BD的方程为：

反射光BD的方向为：

(x_D-x_B,y_D-y_B,z_D-z_B)

XOY平面的法向量为：(0,0,k)，此两向量之间的夹角为：

其中，夹角θ∈[0°,90°]

则反射光与XOY平面的交点坐标方程为：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射光与XOY平面的交点坐标方程确定了反射光的出射点在XOY平面上的边界，在此边界内的接收光纤可以接收到光信号。