一种微结构光纤内结构检测系统和方法

本发明属于光纤检测领域，具体涉及一种微结构光纤内结构检测系统和方法。

背景技术：

1、微结构光纤是一种新型光纤，与传统光纤相比较，其能大幅度避免石英缺陷所引起的问题，有着大模场面积和可灵活设计等优点。对微结构光纤进行检测，可以快速地了解到其内部的结构，方便对拉伸条件作出相应的调整，进而在避免浪费大量材料的同时，高效地拉制出所需要结构的光纤。并且在此基础上还可以设计一个自动控制系统来保持光纤内结构不变，或者在长光纤长度上缓慢或周期性地改变它。另外，在收集长距离光纤的过程中，为保证所收集到光纤的质量，也需要对光纤内结构进行快速检测。

2、目前，微结构光纤内结构的监测是通过人工从拉伸塔收集样品，然后在光学电子显微镜下进行切割观察。如果需要改变光纤当前的内部结构，则需要在一段时间后重新取样，以使更改生效。这一过程反复进行，直到获得所需的内部结构。这种方法的缺点是优化过程至少需要半个小时，浪费了大量的纤维，因为在光纤的拉制过程中无法停止，同时，光纤尺寸纤细，具有透光性，易于划伤在切割观察的过程中也浪费了大量的时间精力。并且具有破坏性，微结构光纤的导光性能主要依赖于其内部的结构，在光纤的拉制过程中，其内部结构极易受到温度、张力、拉伸速度等影响，从而偏离所设计的结构，使得在收集较长长度的光纤时无法检测其内部的结构。此外，如果要求光纤的拉制速度过快时，手工收集光纤样品再进行切割观察也是无法实现的。

技术实现思路

1、本发明提出一种微结构光纤内结构检测系统和方法，以解决现有技术中检测方法优化耗时长且对材质具有破坏性的问题。

2、为达上述目的，本发明提出技术方案如下：

3、一种微结构光纤内结构检测系统，包括第一齿轮圆盘、第二齿轮圆盘，所述第一齿轮圆盘和第二齿轮圆盘啮合；

4、所述第一齿轮圆盘的盘面上设置有包括光源、声光调制器、光探测器和光电转换器，

5、所述光源分成两路，一路连接声光调制器，另一端连接准直头；

6、所述声光调制器和光探测器连接光电转换器；

7、所述光源用于激发光信号；所述声光调制器用于调制光信号；所述光探测器用于收集光信号；所述光电转换器用于将光信号转换成电信号。

8、优选的，所述光源通过1×2耦合器分成两路。

9、优选的，所述光探测器和声光调制器通过1×2耦合器与光电转换器连接；

10、所述声光调制器和光探测器通过2×1耦合器连接光电转换器。

11、优选的，所述光源通过准直头连接光探测器。

12、优选的，所述光电转换器外接计算机。

13、优选的，所述光源为1550nm的激光光源。

14、优选的，所述光探测器为光电二极管。

15、优选的，所述第二齿轮圆盘外接伺服电机。

16、优选的，所述伺服电机转速范围在5hz-20hz

17、一种微结构光纤内结构检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

18、步骤1，将光纤样本放置在第一齿轮圆盘中心；

19、步骤2，调整光纤样品位置，使光源发出的光能透过光纤样本，并且光探测器能收到内部结构的散射光；

20、步骤3，调整伺服电机参数，使光学器件部分以光纤样本为轴旋转，光源通过准直头透过光纤样本，光探测器收集透过光纤样本的散射光信号，与通过声光调制器的光信号拍频，拍频信号通过光电转换器转换成电信号，电信号通过无线传输至计算机；

21、步骤4，计算机利用傅里叶变换和反拉动变换的算法重现内部结构，得到光纤内结构图像。

22、本发明的有益之处在于：

23、本发明提出一种微结构光纤内结构检测系统，通过声光调制器、光探测器和光电转换器，实现电光结合的设计，利用多普勒频移效应对待测光纤进行内部结构的快速重建；本发明的齿轮圆盘可根据光纤的不同尺寸采用不同的转速，整体结构简单、使用方便，可在光纤拉制过程中实时检测内部结构。

技术特征：

1.一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，包括第一齿轮圆盘、第二齿轮圆盘，所述第一齿轮圆盘和第二齿轮圆盘啮合；

2.如权利要求1所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述光源通过1×2耦合器分成两路。

3.如权利要求1所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述光探测器和声光调制器通过1×2耦合器与光电转换器连接；

4.如权利要求1所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述光源通过准直头连接光探测器。

5.如权利要求1所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述光电转换器无线连接计算机。

6.如权利要求1所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述光源为1550nm的激光光源。

7.如权利要求1所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述光探测器为光电二极管。

8.如权利要求1所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述第二齿轮圆盘外接伺服电机。

9.如权利要求8所述的一种微结构光纤内结构检测系统，其特征在于，所述伺服电机转速范围在5hz-20hz。

10.一种基于上述权利要求1-9任一项所述的一种微结构光纤内结构检测系统的微结构光纤内结构检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明属于光纤检测领域，具体涉及一种微结构光纤内结构检测系统和方法，本发明提出第一齿轮圆盘以设置光学器件，设置第二齿轮圆盘与第一齿轮圆盘啮合提供动力；所述光学器件包括光源、声光调制器、光探测器和光电转换器，来进行对光信号的转化和测量，以重建微结构光纤内结构；本发明通过声光调制器、光探测器和光电转换器，实现电光结合的设计，利用多普勒频移效应对待测光纤进行内部结构的快速重建；本发明的齿轮圆盘可根据光纤的不同尺寸采用不同的转速，整体结构简单、使用方便，可在光纤拉制过程中实时检测内部结构。

技术研发人员：周桂耀,池浩林,黄楚棋,刘禹辰,曹运鑫,侯峙云,夏长明
受保护的技术使用者：华南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12