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专利名称：光纤检测装置的制作方法
技术领域：
光纤检测装置技术领域：
本实用新型涉及于光纤检测领域，具体涉及一种非接触型干涉形式的 光纤检测装置。背景技术：
目前光纤已被广泛地应用于通讯、传感、医疗、军事等领域，随着光 纤应用的日益广泛，在一些领域(如军事、医疗)对光纤的质量要求越来 越高。光纤的典型结构是多层同轴圆柱体， 一般分为三层，其自内向外依 次为纤芯、包层和涂覆层中心为高折射率的纤芯(单模芯径一般为9Um)，中间为低折射率的包层(直径一般为125Pm)，最外是加强用的涂覆层。 光纤的核心部分是纤芯和包层，其中，纤芯由高度透明的材料制成，是光 波的主要传输通道，包层的折射率略小于纤芯，使光的传输性能相对稳定。 纤芯的粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起决定性影响。 尺寸参数是光纤的最基本的标准化参数。除了对光纤的光传输、机械等性 能有影响外，尺寸参数还对光纤的连接损耗的大小起着至关重要的作用。 例如，单纤接续则要求被接光纤纤芯尺寸参数相同，要用光纤外径作为纤 芯对准的参考，故要求光纤的外径应均匀一致。基本参数的测试是对光纤光缆质量的保证,对光纤的制造和应用都十 分重要。目前对光纤检测方法一般有放大镜直接观察法、显微镜观察法以 及激光扫描法。放大镜观察法只能粗略的了解光纤端面的光洁度、划痕等 状况，很难测的光纤的几何参数。显微镜观察法，虽然可以检测光纤的端 面状况，但是在测量光纤几何参数时，对光纤端面的切割和抛光要求很高, 而且该方法需要切割光纤，这样有损光纤。激光扫描法的测量精度高，但 它只能测量光纤的外径，且很难检测光纤的内部是否有缺陷。
发明内容本实用新型的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种非接 触、无损伤的光纤检测装置，能够对光纤内部的几何参数进行高分辨率的 检测。为实现上述目的，本实用新型提供一种光纤检测装置，其特征在于，
包括光源组件、分光器、参考反射模块、样品扫描模块、光电探测器以及 信号处理分析器，待测光纤置于所述样品扫描模块内，所述分光器具有输 入端、参考光束出入端、样品光束出入端和干涉光输出端，所述光源组件 与所述分光器的输入端光学连接，所述分光器的参考光束出入端与所述参 考反射模块光学连接，所述参考反射模块用于接收参考光束并产生光程变 化的参考反射光束，所述分光器的样品光束出入端与所述样品扫描模块光 学连接，所述样品扫描模块用于将接收的样品光束对待测光纤进行扫描并 产生样品反射光束，所述分光器的干涉光输出端与所述光电探测器的输入 端光学连接，所述光电探测器的输出端电耦合到所述信号处理分析器的输 入端。
优选的，所述参考反射模块包括参考反射镜、可往复移动的参考反射 镜扫描装置以及第一驱动装置，所述参考反射镜固定在所述参考反射镜扫 描装置上，所述参考反射镜用于在随所述参考反射镜扫描装置移动的过程 中接收参考光束并产生光程变化的参考反射光束，所述第一驱动装置的动 力输出端耦合到所述参考反射镜扫描装置。
所述第一驱动装置选自压电陶瓷器件、电动平移台、振动电机和音圈 电机。
所述参考反射模块包括参考反射镜和光学扫描振镜，所述光学扫描振 镜用于接收参考光束并将其扫描在参考反射镜上。
所述样品扫描模块包括样品固定台和光学扫描振镜，待测光纤置于所 述样品固定台上，所述光学扫描振镜用于接收样品光束并将其扫描在待测 光纤上。
所述样品扫描模块包括可移动的样品调节台以及第二驱动装置，待测 光纤置于所述样品调节台上，所述第二驱动装置的动力输出端耦合到所述 样品调节台，所述样品调节台用于带动待测光纤使其接受样品光束的扫 描。
还包括聚光器和准直器，所述聚光器设置在所述分光器的参考光束出 入端和参考反射模块之间，用于将参考光束聚集后发送至所述参考反射模 块，所述准直器设置在所述分光器的样品光束出入端和样品扫描模块之 间，用于将从所述分光器射出的光束准直成平行光后发送至所述样品扫描 模块。
所述光源组件为低相干的超辐射发光二极管光源或飞秒激光器。
所述分光器为分光模式为50%: 50%的光纤耦合器。 所述还包括依次设置在所述光电探测器的输出端与所述信号处理分析 器输入端之间的放大电路、滤波电路和检波电路。 本实用新型的有益效果是本实用新型通过分光器将检测光束分为参考光束和样品光束，通过参 考反射模块，利用参考光束产生光程变化的参考反射光束，通过样品扫描 模块，利用样品光束产生对待测光纤进行扫描后产生的样品反射光束，并 进一步通过将参考反射光束和样品反射光束在分光器处叠加，使二者发生 干涉，再对干涉信号作进一步处理和分析，从而实现了对被测光纤几何参 数的非接触式检测，而且，与以往的方案相比，本实用新型不需要切割光 纤就能对其内部的几何参数进行高分辨率检测，不会对光纤造成损伤。同 时，本实用新型实现起来简单，易生产。
图1为本实用新型光纤检测装置一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。 如图1所示，光纤检测装置包括光源组件1、分光器2、参考反射模块、样品扫描模块、光电探测器5以及信号处理分析器6。其中，参考反 射模块包括参考反射镜3、参考反射镜扫描装置9及第一驱动装置，样品 扫描模块10包括样品固定台和光学扫描振镜。分光器2具有输入端、参考 光束出入端、样品光束出入端和干涉光输出端，光源组件1与分光器2的 输入端光学连接，分光器2的参考光束出入端与参考反射模块光学连接， 分光器2的样品光束出入端与样品扫描模块10光学连接，分光器2的千涉 光输出端与光电探测器5的输入端光学连接，光电探测器5的输出端电耦 合至信号处理分析器6的输入端。进一步地，在分光器2的参考光束出入 端与参考反射模块之间还设置有聚光器7，在分光器2的样品光束出入端 和样品光束扫描模块10之间还设置有准直器8，聚光器7将从分光器射出 的参考光束聚集后发送至参考反射模块，准直器8将从分光器射出的样品 光束准直成平行光后发送至样品扫描模块。参考反射模块用于接收来自分光器2的参考光束并产生光程变化的参 考反射光束。参考反射镜3固定在的参考反射镜扫描装置9上，第一驱动 装置的动力输出端耦合到参考反射镜扫描装置9，参考反射镜扫描装置9 可在第一驱动装置的驱动下携参考反射镜3往复移动，其往复移动频率可
为几赫兹到几百赫兹，从而改变参考反射模块中光路的光程。参考反射镜3可采用镀金反射镜。第一驱动装置可选用压电陶瓷器件、电动平移台、 振动电机或音圈电机驱动，本实施例优选采用电动平移台。在另一种实施 例中，参考反射模块包括参考反射镜和光学扫描振镜，利用光学扫描振镜 实现对参考反射镜的扫描。样品扫描模块10用于将接收来自分光器2的样品光束，对待测光纤 进行扫描并产生样品反射光束。待测光纤4置于样品扫描模块中的样品固 定台上，样品光束通过光学扫描振镜的作用后扫描在待测光纤4上并反射。 在另一种实施例中，样品扫描模块10包括样品调节台和第二驱动装置，第 二驱动装置可采用伺服电机，样品调节台可采用光学二维调节架或其他具 有两维调节功能的机械部件。待测光纤置于样品调节台上，伺服电机的动 力输出端耦合到样品调节台，通过伺服电机，可调节待测光纤4在样品固 定台上的位置以实现扫描。优选的实施例中，光源组件1采用低相干光源，其相干长度为5微米 到20微米之间，例如采用超辐射发光二极管光源或飞秒激光器。低相干光 源的相干时间短，使参考反射光束只能与相干长度内从被测样品返回的样 品反射光束发生干涉，而相干长度越短，理论的分辨率高。分光器2可采 用50%: 50%的光纤耦合器2，也可以根据具体应用的要求采用其他分配模 式的光纤耦合器。准直器8采用梯度折射率透镜。光电探测器5采用带前 置放大器的InGaAs光电二极管，也可以采用雪崩二极管或CCD (电荷耦合 器件)等。光电探测器5和信号处理分析器6之间还设置有放大电路、滤 波电路和检波电路，放大电路的输入端接光电探测器5的输出端，滤波电 路的输入端连接放大电路输出端，滤波电路的输出端接检波电路的输入端， 检波电路的输出端连接信号处理分析器。放大电路采用运算放大器实现， 滤波电路选用带通滤波器，检波电路选用电压比较器。下面介绍光纤检测装置对光纤结构检测的原理。光源组件l发出稳定的光，通过光纤进入光纤耦合器2。光纤耦合器 2将稳定强度的光分为参考光束和样品光束，其中，参考光束射向参考反 射模块中的参考反射镜3，样品光束射向样品扫描模块10中的待测光纤4。 参考反射镜3在参考反射镜扫描装置9带动下移动扫描，从而产生光程变 化并反射出调制的参考反射光束。同时，样品光束通过光学扫描振镜对样 品固定台上的待测光纤4进行扫掛,并从待测光纤4内部不同深度处的背 向反射出样品反射光束。待测光纤4的样品反射光束和来自参考反射镜3 的参考反射光束返回到光纤耦合器2处叠加，二者发生干涉而产生干涉光 信号。该干涉光信号从光纤耦合器2的输出端射出后，由光电探测器5接 收并转换成干涉光电信号。接下来，将该干涉光电信号进行放大、滤波和 检波处理，信号处理分析器6对其进行模数转换之后，对干涉信号进行分 析，得到一维纵向深度的光强信号，并进一步计算出光纤纤芯、包层及涂 覆层的厚度值。经样品扫描模块10扫描待测光纤4后，即可得到直观的二 维光纤内部光学切片图，根据光学层析图像的数据进行分析可以计算出待 测光纤的纤芯直径、包层直径、涂覆层直径。综上所述，可以看到，本实用新型具有以下明显优点1. 利用光学方法对光纤内部结构成像，是一种非接触、无损伤、高 分辨率的方法，检测光纤时无需切割光纤。2. 可检测光纤各部分的几何形状，包括纤芯、包层、涂覆层及各层 直径。3. 可观察到光纤的内部的质量，如检査划痕、气泡、尘埃等缺陷。4. 用于构成光纤检测装置的各种器件都相当成熟、性能稳定，所以 装置易获取，易生产，易使用，可实现便携式检测。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详 细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用 新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提 下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护 范围。
权利要求1. 一种光纤检测装置，其特征在于，包括光源组件、分光器、参考反射模块、样品扫描模块、光电探测器以及信号处理分析器，待测光纤置于所述样品扫描模块内，所述分光器具有输入端、参考光束出入端、样品光束出入端和干涉光输出端，所述光源组件与所述分光器的输入端光学连接，所述分光器的参考光束出入端与所述参考反射模块光学连接，所述参考反射模块用于接收参考光束并产生光程变化的参考反射光束，所述分光器的样品光束出入端与所述样品扫描模块光学连接，所述样品扫描模块用于将接收的样品光束对待测光纤进行扫描并产生样品反射光束，所述分光器的干涉光输出端与所述光电探测器的输入端光学连接，所述光电探测器的输出端电耦合到所述信号处理分析器的输入端。
2. 如权利要求1所述的光纤检测装置，其特征在于，所述参考反射 模块包括参考反射镜、可往复移动的参考反射镜扫描装置以及第一驱动装 置，所述参考反射镜固定在所述参考反射镜扫描装置上，所述参考反射镜 用于在随所述参考反射镜扫描装置移动的过程中接收参考光束并产生光 程变化的参考反射光束，所述第一驱动装置的动力输出端耦合到所述参考 反射镜扫描装置。
3. 如权利要求2所述的光纤检测装置，其特征在于，所述第一驱动 装置选自压电陶瓷器件、电动平移台、振动电机和音圈电机。
4. 如权利要求1所述的光纤检测装置，其特征在于，所述参考反射 模块包括参考反射镜和光学扫描振镜，所述光学扫描振镜用于接收参考光 束并将其扫描在参考反射镜上。
5. 如权利要求1所述的光纤检测装置，其特征在于，所述样品扫描 模块包括样品固定台和光学扫描振镜，待测光纤置于所述样品固定台上， 所述光学扫描振镜用于接收样品光束并将其扫描在待测光纤上。
6. 如权利要求1所述的光纤检测装置，其特征在于，所述样品扫描 模块包括可移动的样品调节台以及第二驱动装置，待测光纤置于所述样品 调节台上，所述第二驱动装置的动力输出端耦合到所述样品调节台，所述 样品调节台用于带动待测光纤使其接受样品光束的扫描。
7. 如权利要求1至6任意一项所述的光纤检测装置，其特征在于， 还包括聚光器和准直器，所述聚光器设置在所述分光器的参考光束出入端和参考反射模块之间，用于将参考光束聚集后发送至所述参考反射模块， 所述准直器设置在所述分光器的样品光束出入端和样品扫描模块之间，用 于将从所述分光器射出的光束准直成平行光后发送至所述样品扫描模块。
8. 如权利要求1至6任意一项所述的光纤检测装置，其特征在于: 所述光源组件为低相干的超辐射发光二极管光源或飞秒激光器。
9. 如权利要求1至6任意一项所述的光纤检测装置，其特征在于所述分光器2为分光模式为50%: 50%的光纤耦合器。
10. 如权利要求1至6任意一项所述的光纤检测装置，其特征在于所述还包括依次设置在所述光电探测器的输出端与所述信号处理分析器 输入端之间的放大电路、滤波电路和检波电路。
专利摘要本实用新型公开了一种光纤检测装置，包括光源组件、分光器、参考反射模块、样品扫描模块、光电探测器以及信号处理分析器，待测光纤置于样品扫描模块内，分光器具有输入端、参考光束出入端、样品光束出入端和干涉光输出端，光源组件与分光器的输入端光学连接，分光器的参考光束出入端与参考反射模块光学连接，参考反射模块用于接收参考光束并产生光程变化的参考反射光束，分光器的样品光束出入端与样品扫描模块光学连接，样品扫描模块用于将接收的样品光束对待测光纤进行扫描并产生样品反射光束，分光器的干涉光输出端与光电探测器的输入端光学连接，光电探测器的输出端电耦合到信号处理分析器的输入端。本实用新型可对光纤内部结构的几何参数进行非接触、无损伤的高分辨率检测。
文档编号G01B11/08GK201210045SQ20082009394
公开日2009年3月18日 申请日期2008年5月8日 优先权日2008年5月8日
发明者代祥松, 何卫红, 何永红, 蕾 吴, 鹏 李, 辉 王, 伟 靳 申请人:深圳市莫廷影像技术有限公司