本發(fā)明涉及光纖性能測試，特別涉及一種側(cè)面發(fā)光光纖光通量測量裝置。

背景技術(shù)：

1、與常規(guī)光纖將主要的光從入射端傳導(dǎo)至出射端不同，側(cè)面發(fā)光光纖是指光纖將一部分光從入射端傳導(dǎo)至出射端，還有一部分光則在傳輸過程中從光纖包層透射出來，從而產(chǎn)生光纖側(cè)面也在發(fā)光的現(xiàn)象，這樣的光纖被稱為側(cè)面發(fā)光光纖。在有些領(lǐng)域也根據(jù)側(cè)面發(fā)光光纖的應(yīng)用和特點，取了其它一些名稱，比如側(cè)光發(fā)光光纖、通體發(fā)光光纖、周邊發(fā)光光纖、泄漏型光纖、霓虹光纖、線性光纖等。側(cè)面發(fā)光光纖的種類也非常多，根據(jù)不同的傳輸波長可分為透紫外型、透可見光型和透近紅外型；按光纖芯數(shù)量可分為單芯和多芯側(cè)面發(fā)光光纖；按光纖芯材形態(tài)的不同可分為固態(tài)芯和液態(tài)芯側(cè)面發(fā)光光纖；按光纖芯材材質(zhì)的不同可分為石英芯、多組份玻璃、聚合物芯側(cè)面發(fā)光光纖。各種分類只是材料和結(jié)構(gòu)的不同，光纖側(cè)面能夠發(fā)光的特征是相同的。正是由于側(cè)面發(fā)光光纖既可以傳光，又可以側(cè)面發(fā)光的特點，目前它在裝飾、裝潢、廣告、照明、除臭消毒、醫(yī)療和測量等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，具有通光口徑大，傳輸距離長，光照均勻、使用安全、壽命長、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。

2、為了實現(xiàn)光纖在側(cè)面發(fā)光，不同種類的側(cè)面發(fā)光光纖可以采用不同的制備方法。如石英芯側(cè)面發(fā)光光纖可以在皮層添加光散射體，而液態(tài)芯側(cè)面發(fā)光光纖則在纖芯液中添加光散射體。除此之外，常見的側(cè)面發(fā)光光纖的制備方法包括錐面入射法、損傷芯皮結(jié)構(gòu)法、光纖編織法和改變芯皮折射率結(jié)構(gòu)法等。各種方法的目的都是盡量降低光纖的固有損耗，同時又通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，提高側(cè)面發(fā)光光纖非固有的散射損耗，讓部分光從光纖皮層泄漏出去。這樣的做法既提高了光纖的側(cè)面發(fā)光能力，又保證光纖在長度方向上側(cè)面發(fā)光強度的均勻性。

3、而這就需要在光纖研究中或制備時對側(cè)面發(fā)光光纖的發(fā)光性能進行測試，據(jù)此調(diào)整制備方法和工藝或檢驗光纖技術(shù)參數(shù)是否符合技術(shù)要求。但是目前，并沒有關(guān)于側(cè)面發(fā)光光纖光通量的測量裝置。

4、因此，如何設(shè)計一種側(cè)面發(fā)光光纖光通量測量裝置及測量方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種側(cè)面發(fā)光光纖光通量測量裝置，解決目前無側(cè)面發(fā)光光纖光通量的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下，一種側(cè)面發(fā)光光纖光通量測量裝置，包括：光源發(fā)射器、導(dǎo)光光纖、光纖對接頭、積分球、探測器、驅(qū)動機構(gòu)及控制器，

3、所述導(dǎo)光光纖的一端可拆卸插接在所述光源發(fā)射器的光源輸出口；所述光纖對接頭的一端可拆卸套接在所述導(dǎo)光光纖的另一端；所述積分球的球面上設(shè)有觀察窗孔和兩個光纖窗孔，所述觀察窗孔和兩個所述光纖窗孔均與所述積分球內(nèi)部的空心腔連通，兩個所述觀察窗孔相對布置且其兩孔心之間的連接線為第一連接線，所述觀察窗孔的孔心與所述積分球球心之間的連接線為第二連接線，所述第一連接線穿過所述積分球球心且與所述第二連接線垂直布置；

4、側(cè)面發(fā)光光纖的一端可拆卸插接在所述光纖對接頭的另一端且其另一端依次活動穿過兩個所述光纖窗孔；所述探測器的探測頭可拆卸封接在所述觀察窗孔上；所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動端沿所述側(cè)面發(fā)光光纖的長度方向往復(fù)移動；所述積分球可拆卸連接在所述驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動端以滑動在所述側(cè)面發(fā)光光纖上；所述控制器分別與所述探測器和所述驅(qū)動機構(gòu)電性連接。

5、本發(fā)明的有益效果是：

6、1.先利用側(cè)面發(fā)光光纖依次穿過積分球相對的兩個光纖窗孔，由于第一連接線(兩個光纖窗孔孔心連接線)與第二連接線(觀察窗孔孔心與積分球球心連接線)垂直布置，可以使探測器在觀察窗孔處，測量出側(cè)面發(fā)光光纖某段的光通量；而后再利用驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動端推動積分球沿側(cè)面發(fā)光光纖的長度方向滑動，可以測量出側(cè)面發(fā)光光纖全段的光通量；

7、2.在測量側(cè)面發(fā)光光纖的發(fā)光性能時，本發(fā)明采用光通量來評價，與采用照度或亮度方式相比，消除了照度或亮度測量的局部性、不均勻性或角度依賴性，結(jié)果更準(zhǔn)確、更全面、適用性更強；

8、3.本發(fā)明采用積分球來測量光纖側(cè)面的整體光通量，而不是局部光通量，這種方法能更準(zhǔn)確地反映光纖的整體特性，避免了其它方法進行局部測量進而求和計算導(dǎo)致的誤差；

9、4.積分球測量也避免了開放式測量可能造成的雜光干擾，從而獲得更加可靠穩(wěn)定的測量結(jié)果。

10、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

11、進一步，所述光源發(fā)射器內(nèi)部使用的光源為鹵鎢燈、led光源、金鹵燈或氙燈。

12、進一步，所述探測器為光通量探測器、輻射通量探測器或光譜輻射通量探測器。

13、進一步，所述驅(qū)動機構(gòu)包括支撐架、驅(qū)動電機、絲杠和滑塊，所述支撐架位于所述側(cè)面發(fā)光光纖的下方；所述驅(qū)動電機固定在所述支撐架上且其輸出軸沿所述側(cè)面發(fā)光光纖的長度方向布置；所述絲杠沿所述側(cè)面發(fā)光光纖的長度方向布置且其一端固定在所述驅(qū)動電機的輸出軸上；所述滑塊設(shè)有貫穿其兩端的螺孔且所述螺孔螺紋連接在所述絲杠上；所述積分球可拆卸連接在所述滑塊上；所述控制器與所述驅(qū)動電機電性連接。

14、采用上述進一步的有益效果是:利用驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動絲杠，帶動滑塊沿側(cè)面發(fā)光光纖的長度方向往復(fù)移動，由于積分球固定在滑塊上，可以帶動積分球沿側(cè)面發(fā)光光纖的長度方向往復(fù)移動，從而使探測器測量出側(cè)面發(fā)光光纖整段的光通量。

15、進一步，所述驅(qū)動電機為步進電機。

16、進一步，所述驅(qū)動機構(gòu)還包括兩根支桿和兩個光纖夾具，兩根所述支桿均沿垂直所述支撐架的高度方向布置且其底端固定在所述支撐架的頂端；兩個所述光纖夾具分別固定在兩個所述支桿的頂端且均與所述側(cè)面發(fā)光光纖同高，兩個所述光纖夾具分別可拆卸夾持在所述側(cè)面發(fā)光光纖靠近其兩端的纖壁上。

17、采用上述進一步的有益效果是：

18、1.利用兩個光纖夾具分別可拆卸夾持在側(cè)面發(fā)光光纖靠近其兩端的纖壁上，可以輔助夾持捋直側(cè)面發(fā)光光纖，提高側(cè)面發(fā)光光纖光通量測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

19、2.通過設(shè)計合適的光纖夾具，并結(jié)合驅(qū)動電機和控制器的自動控制，實現(xiàn)了高效的自動化測量流程，在固定好側(cè)面發(fā)光光纖后，只需設(shè)置驅(qū)動電機的掃描步長，系統(tǒng)便能夠自動控制并讀取、分析光通量數(shù)據(jù)，進而獲得表征側(cè)面發(fā)光光纖發(fā)光性能的關(guān)鍵系數(shù)。

20、進一步，還包括填充件，所述填充件可適配插接在所述光纖窗孔內(nèi)。

21、進一步，還包括擋板，所述擋板位于所述積分球的空心腔內(nèi)且沿垂直所述觀察窗孔的軸線方向布置，所述擋板固定在所述積分球的空心腔內(nèi)。

22、進一步，還包括讀數(shù)器，所述讀數(shù)器與所述控制器電性連接，以顯示所述側(cè)面發(fā)光光纖的光通量。

23、另外，提供一種側(cè)面發(fā)光光纖光通量計算方法，具體的計算方法為：

24、側(cè)面發(fā)光光纖的長度為l，側(cè)面發(fā)光光纖在x位置處光纖內(nèi)部軸向傳輸?shù)墓馔繛椋?/p>

25、φ(x)＝φ0e-kx(1)

26、其中φ0為進入側(cè)面發(fā)光光纖的初始光通量，k為衰減系數(shù)，σ為光纖內(nèi)部吸收和分界面損失系數(shù)，α為側(cè)面發(fā)光光纖發(fā)光系數(shù)；

27、在離光纖入射端距離x位置處的δx長度內(nèi)，單位長度的側(cè)面發(fā)光光纖向側(cè)面出射的光通量為：

28、φs(x)/δx＝αφ0e-kx?(2)

29、式(2)即是表征側(cè)面發(fā)光光纖的發(fā)光性能的數(shù)學(xué)關(guān)系，其中非常重要的兩個參數(shù)是衰減系數(shù)k和側(cè)面發(fā)光系數(shù)α。

30、另外，提供一種側(cè)面發(fā)光光纖光通量測量方法，具體的步驟如下：

31、s1、將導(dǎo)光光纖一端插入光源發(fā)射器的光源輸出口，另一端插入光纖對接頭，將待測的側(cè)面發(fā)光光纖一端插入光纖對接頭，另一端依次穿過積分球的兩個光纖窗孔，將探測器固定于積分球的觀察窗孔上，開啟光源，預(yù)熱10-15分鐘；

32、s2、測量積分球最接近導(dǎo)光光纖時側(cè)面發(fā)光光纖入射端至球心的長度x0，打開控制器上的測量軟件，設(shè)定驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動端自動移動步長為δx，依次移動積分球位置于[x0,x0+δx,x0+2δx,……]處，每次待積分球移動穩(wěn)定后，讀取探測器光通量測量結(jié)果φs(x)。