專利名稱：一種光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，具體是一種用于大口徑多模光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置。
背景技術(shù)：
隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了眾多不同類型的光纖。其中，大口徑多模光纖由于具有多傳輸模態(tài)、低傳輸損耗、高傳輸效率、高透過率等優(yōu)點，受到越來越多的社會的關(guān)注。當(dāng)大口徑多模光纖用于光信息傳輸時，由于被傳輸?shù)墓饨?jīng)過一個限制光透射的分量的變換時引起光纖出射光斑強度分布發(fā)生變化，即產(chǎn)生模式噪聲。模式噪聲的存在，使圖像經(jīng)過光纖傳輸之后出現(xiàn)有散斑現(xiàn)象，即光纖出射光斑強度均勻性降低，該現(xiàn)象已經(jīng)成為制約大口徑多模光纖應(yīng)用快速發(fā)展以及市場化的主要原因之一。 因此，人們根據(jù)模式噪聲的誘發(fā)原因不斷提出控制多模光纖模式噪聲的擾膜裝置和方法。業(yè)內(nèi)現(xiàn)有方式為通過擠壓光纖的工作區(qū)間，對光纖中的高階模進行混合(專利CN1862248)，該結(jié)構(gòu)直接作用于光纖上，不能定量對擾模效果以及出射光斑強度分布進行調(diào)控，而且雖然考慮了對光纖進行一定的保護，但仍對光纖的耐用性要求高，長期應(yīng)用較不現(xiàn)實。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡單的對大口徑多模光纖出射光斑進行均勻化處理的光纖擾模裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置，由激光器輸出的激光依次經(jīng)過孔徑光闌過濾后由擴束器調(diào)節(jié)激光束光斑大小及其發(fā)散角，通過光纖擾模裝置調(diào)整激光束中不同模式光的入射角度，通過偏振器調(diào)節(jié)激光束偏振狀態(tài)，經(jīng)過透鏡組、光學(xué)衰減器將激光耦合進入光纖，由光纖輸出的光由圖像傳感器接收。光纖擾模裝置包括擾模器件以及機械振動架，機械振動架包括由機械框架夾板安裝在一套四維調(diào)節(jié)架上，通過電動機和驅(qū)動電路控制機械框架夾板的振動方向和頻率，擾模器件安裝在機械框架夾板上。擾模器件是透射率大于85%，粗糙度為微米量級的透明介質(zhì)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明獨立設(shè)計的光纖擾模器件及其擾動裝置與光纖之間實現(xiàn)了空間分離，便于應(yīng)用于不同光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，同時避免對光纖的損壞。本發(fā)明具有調(diào)制速度快，調(diào)控性能高，靈活性好，易于維修調(diào)整，經(jīng)濟實用的優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明光纖擾模裝置系統(tǒng)的示意圖2是本發(fā)明光纖擾模裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明采用四個實施例加以驗證說明，其中，具體光纖擾模裝置應(yīng)用于大口徑多模光纖光傳輸系統(tǒng)的實施示意圖參見附圖I ;附圖I中用于大口徑多模光纖出射光斑強度均勻化的擾模裝置結(jié)構(gòu)示意圖參見附圖2。如圖I是在本發(fā)明實施例中米用光纖擾模裝置應(yīng)用于大口徑多模光纖光傳輸系統(tǒng)的實施不意圖包括激光器I、孔徑光闌2、擴束器3、光纖擾模裝置4、偏振器5、透鏡組6、光學(xué)衰減器7、多模光纖8、光纖三維調(diào)節(jié)架9、圖像傳感器(XD10、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)11。其中，采用的孔徑光闌直徑2為500 y m ;采用的多模光纖8為階躍型多模光纖，長度為6m，芯徑直徑為320 u m ;采用的圖像傳感器CXDlO像素大小為5. 2 y m*5. 2 u m0 如圖2是用于大口徑多模光纖出射光斑強度均勻化的擾模裝置實施結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的光纖擾模裝置主要由擾模器件16和光纖擾模的擾動裝置兩部分構(gòu)成。在本發(fā)明四個實施例中，光纖擾模的擾動裝置主要由四維調(diào)節(jié)架13、三相同步電動機和機械框架夾板15構(gòu)成；驅(qū)動電路為直流電可調(diào)雙路穩(wěn)流穩(wěn)壓電源12。其中，實施例中采用額定功率為
2.4kW，額定電壓為3. 0V，額定電流為5A，額定轉(zhuǎn)速為12000rpm，工作電壓范圍為DC2. 4
3.6V，工作溫度為-10° C 60° C的電動機作為電動機14。擾模器件16由機械框架夾板15夾緊并固定在三相同步電動機14上。調(diào)節(jié)四維調(diào)節(jié)架13上的水平平移調(diào)節(jié)器131、豎直方向調(diào)節(jié)器132、高度調(diào)節(jié)器133和旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)架13d，可調(diào)節(jié)擾模器件的水平位置、豎直方向、高度以及與待調(diào)制入射光的角度。調(diào)節(jié)直流電可調(diào)雙路穩(wěn)流穩(wěn)壓電源12的輸入電壓或輸入電流大小，可控制三相同步電動機14轉(zhuǎn)速，進而調(diào)控擾模器件16的振動頻率。當(dāng)光纖入射光被振動的擾模器件16調(diào)制時，不同模式的光線以與光纖軸成不同角度射入光纖，在輸入的總光功率恒定情況下，通過擾模裝置改變?nèi)肷涔廨斎虢嵌纫约霸诠饫w中的傳播路徑和距離，使不同模式的光從光纖入射端到輸出端受到不同的相位延遲，從而使光從光纖輸入端傳播到輸出端所經(jīng)受的模式時間延遲分散度發(fā)生改變，達到光纖出射光斑強度均勻分布，光纖末端的出射散斑圖樣退相關(guān)的目的。實施例I中，采用經(jīng)過微加工處理的K9玻璃片作為擾模器件16，通過調(diào)節(jié)光纖擾模的擾動裝置使擾模器件16在三維空間內(nèi)作無規(guī)則振動。實施例2中，采用經(jīng)過微加工處理的K9玻璃片作為擾模器件16，通過調(diào)節(jié)光纖擾模的擾動裝置使擾模器件16在二維平面內(nèi)作上下或左右方向的規(guī)則振動。實施例3中，采用經(jīng)過光學(xué)微加工制作而成的硬質(zhì)聚氯乙烯模作為擾模器件16，通過調(diào)節(jié)光纖擾模的擾動裝置使擾模器件16在三維空間內(nèi)作無規(guī)則振動。實施例4中，采用經(jīng)過光學(xué)微加工制作而成的硬質(zhì)聚氯乙烯模作為擾模器件16，通過調(diào)節(jié)光纖擾模的擾動裝置使擾模器件16在二維平面內(nèi)作上下或左右方向的規(guī)則振動。四個實施例中所采用的兩種擾模器件表面都經(jīng)過特殊設(shè)計和光學(xué)加工，具有高透射度以及與光源波長尺寸大小相當(dāng)?shù)拇植诙鹊任锢硖匦?。以上實施方式意在說明本發(fā)明，而絕非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)描述，在不脫離權(quán)利 要求及其等同物限定其范圍的本發(fā)明總體構(gòu)思的原則下，可以對實施例作出改變。
權(quán)利要求
1.一種光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置，其特征在于激光器輸出的激光依次經(jīng)過孔徑光闌過濾后由擴束器調(diào)節(jié)激光束光斑大小及其發(fā)散角，通過光纖擾模裝置調(diào)整激光束中不同模式光的入射角度，通過偏振器調(diào)節(jié)激光束偏振狀態(tài)，經(jīng)過透鏡組、光學(xué)衰減器將激光耦合進入光纖，由光纖輸出的光由圖像傳感器接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置，其特征在于所述的光纖擾模裝置包括擾模器件以及機械振動架，機械振動架包括由機械框架夾板安裝在一套四維調(diào)節(jié)架上，通過電動機和驅(qū)動電路控制機械框架夾板的振動方向和頻率，擾模器件安裝在機械框架夾板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置，其特征在于所述的擾模器件是透射率大于85%，粗糙度為微米量級的透明介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，具體是一種用于大口徑多模光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置。光纖出射光斑強度均勻化擾模裝置，由激光器輸出的激光依次經(jīng)過孔徑光闌過濾后由擴束器調(diào)節(jié)激光束光斑大小及其發(fā)散角，通過光纖擾模裝置調(diào)整激光束中不同模式光的入射角度，通過偏振器調(diào)節(jié)激光束偏振狀態(tài)，經(jīng)過透鏡組、光學(xué)衰減器將激光耦合進入光纖，由光纖輸出的光由圖像傳感器接收。本發(fā)明獨立設(shè)計的光纖擾模器件及其擾動裝置與光纖之間實現(xiàn)了空間分離，便于應(yīng)用于不同光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，同時避免對光纖的損壞。本發(fā)明具有調(diào)制速度快，調(diào)控性能高，靈活性好，易于維修調(diào)整，經(jīng)濟實用的優(yōu)點。
文檔編號G02B27/09GK102866501SQ20121037474
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者孫偉民, 盧春蓮, 付紅媛, 薛金來, 黃宗軍, 戴強 申請人:哈爾濱工程大學(xué)