專利名稱：多芯光纖有效折射率差的測量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信中多芯光纖折射率測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多芯光纖有效折射率差的測量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置。
背景技術(shù)：
折射率是表征光纖性能最基本的物理量之一，因為它直接影響著光纖的眾多參數(shù)，如:模式分布，色散和帶寬等?，F(xiàn)有技術(shù)中，折射近場法和近場掃描法是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的測量光纖折射率分布的方法，例如EXFO公司的0WA9500折射率測量儀采用的是近場折射法，該公司的另一款更為先進的綜合測試儀NR-9200 (HR)也是利用近場折射法測量光纖折射率。Nanonics Imaging 公司的 0ptometronic2000 、0ptometronic4000 系列則是米用的近場掃描技術(shù)。但是由于折射近場法需要用探測器接收所有逸出光纖纖芯的光功率，而多芯光纖在一個包層內(nèi)具有多個纖芯，根本無法精確地區(qū)分和度量每個纖芯逸出的光功率，顯然該方法對多芯光纖不適用。同樣，對于近場掃描法，由于多芯光纖具有不同于普通光纖的特殊結(jié)構(gòu)(多芯光纖是一種單個包層內(nèi)具有多個單?；蚨嗄＠w芯的光纖，它并不是普通光纖束的簡單捆綁)，那就對注入每個芯的光功率均勻性、穩(wěn)定性有很高要求，另外光波在多芯光纖中傳輸時會產(chǎn)生串擾現(xiàn)象，也會對測試結(jié)果的精度有影響。特別值得指出的一點就是折射近場法和近場掃描法相對來說都需要非常精密的光學(xué)儀器如透鏡等，和高精度的探測器，盡管這兩種方法已經(jīng)很成熟，但是目前商業(yè)的光纖折射率測量產(chǎn)品，例如NanonicsImaging 公司的 0ptometronic2000 約是 170 萬人民幣，而 0ptometronic4000 約是 250 萬人民幣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠針對多芯光纖實現(xiàn)有效折射率差測量的測量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多芯光纖有效折射率差的測量方法，包括:獲取經(jīng)多芯光纖傳輸?shù)墓馐a(chǎn)生的干涉圖樣所對應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)；對所述光譜數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，獲得空間頻率譜一；對所述空間頻率譜一進行濾波處理，獲得空間頻率譜二 ；對所述空間頻率譜二進行傅里葉逆變換，獲得正余弦函數(shù)波形；測量所述正余弦函數(shù)波形的自由光譜范圍；同時，根據(jù)公式:兒FSRxT，計算所述多芯光纖有效折射率差；
neff 9L其中，λκκ是所測得的自由光譜范圍，單位是ηπι;λ是對應(yīng)于Afsr，即測量時所選取的相鄰兩個波谷的中心波長，單位是nm ；L是所述多芯光纖的長度，單位是m。進一步地，所述獲取光譜數(shù)據(jù)具體包括:寬帶光源發(fā)射光束進入第一單模光纖；在所述第一單模光纖與多芯光纖一端偏心熔接區(qū)處，經(jīng)過所述第一單模光纖的光束耦合至所述多芯光纖；在所述多芯光纖另一端與第二單模光纖偏心熔接區(qū)處，經(jīng)過所述多芯光纖的光束耦合至所述第二單模光纖；通過光學(xué)分析儀器觀察并記錄經(jīng)過所述第二單模光纖的光束干涉圖樣及光譜數(shù)據(jù)。進一步地,通過Matlab或Origin數(shù)值分析軟件對所述光譜數(shù)據(jù)進行快速傅里葉
變換，獲得空間頻率譜一。進一步地，通過對所述空間頻率譜一進行高斯函數(shù)濾波處理，獲得空間頻率譜二。進一步地，本發(fā)明還提供了一種用于獲取所述測量方法中光譜數(shù)據(jù)的裝置，其特征在于，包括:第一單模光纖、第二單模光纖、多芯光纖、寬帶光源及光學(xué)分析儀器；所述第一單模光纖與所述寬帶光源連接；所述多芯光纖一端與所述第一單模光纖偏心熔接，另一端與所述第二單模光纖偏心連接；所述第二單模光纖與所述光學(xué)分析儀器連接。進一步地，所述第一單模光纖與所述第二單模光纖處于同一水平線上。進一步地，所述多芯光纖是七芯全固態(tài)光纖，其外圍六個纖芯以中間一個纖芯為中心點呈圓形對稱分布；所述外圍六個纖芯折射率相同。進一步地，所述多芯光纖與所述單模光纖之間通過光纖熔接機偏心熔接，并通過多次放電使得熔接處出現(xiàn)坍塌結(jié)構(gòu)。進一步地，所述單模光纖纖芯與所述多芯光纖中任意兩個纖芯的中心點對準。進一步地，所述光學(xué)分析設(shè)備是光譜儀；所述多芯光纖長度為2_5m，外徑為125um,其包層內(nèi)每個纖芯的直徑為9um。本發(fā)明提供的一種多芯光纖有效折射率差的測量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置，通過寬帶光源發(fā)射光束進入第一單模光纖，并通過坍塌熔接區(qū)耦合至多芯光纖不同纖芯和包層中，不同路徑的光波經(jīng)過多芯光纖在另一坍塌熔接區(qū)重新耦合至第二單模光纖，進而由光譜儀進行觀察測量，同時通過數(shù)值分析軟件對光譜數(shù)據(jù)依次進行傅里葉變換、濾波及傅里葉逆變換處理實現(xiàn)多芯光纖纖芯-包層、纖芯-纖芯之間有效折射率差的計算，操作非常簡便，無需高端復(fù)雜昂貴的測試儀器，所用到的測試工具也均為基本測量儀器，在普通光學(xué)實驗室內(nèi)即可完成，具有快捷、簡便、性價比高的特點。


圖1為本發(fā)明實施例提供的多芯光纖有效折射率差測量方法在測量過程中光譜數(shù)據(jù)所對應(yīng)的干涉圖樣。圖2為本發(fā)明實施例提供的多芯光纖有效折射率差測量方法在測量過程中光譜數(shù)據(jù)通過快速傅里葉變換所獲得的空間頻率譜一曲線示意圖。圖3為本發(fā)明實施例提供的多芯光纖有效折射率差測量方法在測量過程中空間頻率譜一經(jīng)過濾波及傅里葉逆變換處理后所獲得的正余弦函數(shù)波形示意圖。圖4為本發(fā)明實施例提供的光譜數(shù)據(jù)獲取裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實施例提供的光譜數(shù)據(jù)獲取裝置中單模光纖與多芯光纖連接關(guān)系示意圖。
圖6為本發(fā)明實施例提供的光譜數(shù)據(jù)獲取裝置中多芯光纖纖芯結(jié)構(gòu)分布示意圖。圖7為本發(fā)明實施例提供的光譜數(shù)據(jù)獲取裝置中第一單模光纖與多芯光纖的熔接關(guān)系不意圖。圖8為本發(fā)明實施例提供的光譜數(shù)據(jù)獲取裝置中第二單模光纖與多芯光纖的熔接關(guān)系不意圖。其中，101-第一單模光纖，102-第二單模光纖，103-多芯光纖，201-多芯光纖中心纖芯，202-多芯光纖外圍纖芯，301-第一熔接區(qū)，302-第二熔接區(qū)，401-第一單模光纖纖芯，402-第二單模光纖纖芯。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明提供的具體實施方式
作進一步詳細說明。參見圖1-3，本發(fā)明實施例提供的一種多芯光纖有效折射率差的測量方法，其測量方法包括如下步驟:步驟S1:獲取經(jīng)多芯光纖103傳輸?shù)墓馐a(chǎn)生的干涉圖樣所對應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)；步驟S2:對光譜數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，獲得空間頻率譜一；

步驟S3:對空間頻率譜一進行濾波處理，獲得空間頻率譜二 ；步驟S4:對空間頻率譜二進行傅里葉逆變換，獲得正余弦函數(shù)波形；步驟S5:測量正余弦函數(shù)波形的自由光譜范圍；步驟S6:外界計算機根據(jù)公式:
權(quán)利要求
1.一種多芯光纖有效折射率差的測量方法，其特征在于，包括: 獲取經(jīng)多芯光纖傳輸后的光束產(chǎn)生的干涉圖樣所對應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)； 對所述光譜數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，獲得空間頻率譜一； 對所述空間頻率譜一進行濾波處理，獲得空間頻率譜二 ； 對所述空間頻率譜二進行傅里葉逆變換，獲得正余弦函數(shù)波形； 測量所述正余弦函數(shù)波形的自由光譜范圍； 根據(jù)公式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多芯光纖有效折射率差的測量方法，其特征在于，所述獲取光譜數(shù)據(jù)具體包括: 寬帶光源發(fā)射光束進入第一單模光纖； 在所述第一單模光纖與多芯光纖一端偏心熔接區(qū)處，經(jīng)過所述第一單模光纖的光束耦合至所述多芯光纖； 在所述多芯光纖另一端與第二單模光纖偏心熔接區(qū)處，經(jīng)過所述多芯光纖的光束耦合至所述第二單模光纖； 通過光學(xué)分析儀器觀察并記錄經(jīng)過所述第二單模光纖的光束干涉圖樣及光譜數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多芯光纖有效折射率差的測量方法，其特征在于: 通過Matlab或Origin數(shù)值分析軟件對所述光譜數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換,獲得空間頻率譜一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多芯光纖有效折射率差的測量方法，其特征在于: 通過對所述空間頻率譜一進行高斯函數(shù)濾波處理，獲得空間頻率譜二。
5.一種用于獲取權(quán)利要求1所述測量方法中光譜數(shù)據(jù)的裝置，其特征在于，包括: 第一單模光纖、第二單模光纖、多芯光纖、寬帶光源及光學(xué)分析儀器； 所述第一單模光纖與所述寬帶光源連接； 所述多芯光纖一端與所述第一單模光纖偏心熔接，另一端與所述第二單模光纖偏心連接； 所述第二單模光纖與所述光學(xué)分析儀器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于: 所述第一單模光纖與所述第二單模光纖處于同一水平線上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于: 所述多芯光纖是七芯全固態(tài)光纖，其外圍六個纖芯以中間一個纖芯為中心點呈圓形對稱分布； 所述外圍六個纖芯折射率相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于:所述多芯光纖與所述單模光纖之間通過光纖熔接機偏心熔接，并通過多次放電使得熔接處出現(xiàn)坍塌結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于: 所述單模光纖纖芯與所述多芯光纖中任意兩個纖芯的中心點對準。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一項所述的裝置，其特征在于: 所述光學(xué)分析設(shè)備是光譜儀； 所述多芯光纖長度為2_5m,外徑為125um,其包層內(nèi)每個纖芯的直徑為9um。 ·
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多芯光纖有效折射率差的測量方法及其光譜數(shù)據(jù)獲取裝置，通過獲取經(jīng)多芯光纖傳輸?shù)墓馐a(chǎn)生的干涉圖樣所對應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)；對光譜數(shù)據(jù)進行傅里葉變換，獲得空間頻率譜一；對空間頻率譜一進行濾波處理，獲得空間頻率譜二；對空間頻率譜二進行傅里葉逆變換，獲得正余弦函數(shù)波形；測量正余弦函數(shù)波形的自由光譜范圍；并最終根據(jù)公式:計算所述多芯光纖有效折射率差；實現(xiàn)了多芯光纖纖芯-包層、纖芯-纖芯之間有效折射率差的測量與計算，操作非常簡便，無需特殊高端復(fù)雜昂貴的測試儀器，所用到的測試工具也均為基本測量儀器，在普通的光學(xué)實驗室內(nèi)即可完成，具有快捷、簡便、性價比高的特點。
文檔編號G01N21/45GK103196869SQ20131006934
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者唐明, 趙志勇, 楊芳, 韋會峰, 童維軍, 付松年, 沈平 申請人:華中科技大學(xué)