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塑料光纤折射率分布的测量方法

时间:2019-12-21 18:49:36  来源:  作者:  浏览量: 1
简介:   光纤与电缆及其应用技术测试技术塑料光纤折射率分布的测量方法孙会刚,储九荣,钟力生,徐传骧(西安交通大学电气学院电气绝缘研究中心,陕西西安710049)涉法和方向偏转法,并简述

  光纤与电缆及其应用技术测试技术塑料光纤折射率分布的测量方法孙会刚,储九荣,钟力生,徐传骧(西安交通大学电气学院电气绝缘研究中心,陕西西安710049)涉法和方向偏转法,并简述了它们的测量原理及应用。

  塑料光纤;折射率分布;测量1刖目塑料光纤已有30多年的发展历史,因制造简单价格低廉、接续方便等优点,很适合作为短距离通信的媒质。与石英光纤相同,塑料光纤性能的研究要点是带宽和衰减目前,提高带宽的主要方法有两种:1)改变光纤的结构参数;2)通过选取适当的折射率分布。对于后者,我们必须测量塑料光纤的折射率剖面结构,通过优化选取,来提高带宽。下面,我们将国内外塑料光纤折射率分布的测量方法进行概述2近场折射法目前有很多方法可用于测量塑料光纤的折射率分布近场折射法是一种经常使用学电气学院电气绝缘研究中心硕士研究生。作者地址I西省西安市咸宁西路28号,710049的方法,它是通过测量从光纤泄漏出来的折射模强度来实现其测量示意图见650nm的连续激光波经过一个10倍显微凸透镜和一个小孔来滤光,然后由偏振器和1/4波片的配合,将其转变为圆形偏振光可以将空气和玻璃表面光反射的角度依赖减小到最小程度一个25倍的、数值孔径为0. 501(比光纤大很多)的显微凸透镜将光聚焦成一个非常小的光斑入射到光纤端面上,在光纤中激励起传导模、泄漏模和折射模传导模和部分泄漏模沿光纤传输,而其余部分则从光纤辐射出去,呈现一个似空心圆锥的输出光锥,光锥的内层含有泄漏模,而外层只有折射模我们通过一个菲涅耳透镜,用硅光电二极管来收集折射光,用一个遮光盘来吸收光锥内层含有泄漏模的光光纤被浸入盛有匹配液的盒子里,盒子放置在三维的压电台上样品盒的前窗口有一个200nm厚的显微镜是带有小孔的有机玻璃盘。通过这m测量的结里归结到一个多项式如下所被应用于单模和多模最大外径是12 m的1测量的、结果归!结到到一个多项式,如下下所rnicPublishingHouse.Allrights个孔,光纤被插入到盒子里从氦氖激光器出来的光被注入光纤的末端,与接收目镜配合调整,使650nm的光束聚集进入光纤的前端面当注入光斑沿平整的光纤端面进行扫描时,由于不同位置的局部折射率n(r)的不同,检测到的功率也就不同可以通过式(1)关;nL是匹配液的折射率;n(r)为光纤的局部折射率遮光盘是精确测量的一个关键因素为此,设计了铝制的遮光盘,安装在一个大而薄的有机玻璃片上(如所示)空心螺栓内安装光纤夹具,通过夹具把光纤送到样品盒内。遮光盘的直径是5. 08cm这么大的直径可以把遮光盘安装在远离样品盒,以便减小图像偏差通过两个校准点,可以确定绝对折射率,匹配液的折射率和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)包层的折射率是已知的,分别为1. 501和1.491测得的折射率分布见这个图很明显的一个特征是它并不象通常所认为的真正梯度型(GI)光纤的折射率分布。分布的中间部分是较接近二次抛物线的,而接近包层的区域比二次抛物线要陡一些示:分别适合与中心区域a1)和包层区域(a1<  这种方法测量的POF直径在1mm或1mm以上横向干涉法是通过莱特兹透射光干涉显微镜来实施的。如所示,一束从钨灯发射的光被分成两部分:一束光通过光纤样品,另一束光作为参照光传输到光纤轴线然后两束光再结合,并相互干涉。没有光纤样品时,如果两束光经过的路径是相等的,得到的干涉结果如(a)所示插入光纤样品时,相互干涉的结果如(b)所示,通过干涉条纹可得到光纤折射率分布。

  由于光纤径向折射率不同,光通过光纤的有效路径不同,所以光的相位发生改变:TIM的测量原理图液的折射率测得的条纹改变量S与相位变化AQ之间的关系如下:TIM方法的样品台示意图如所示光纤被放在石英板上,浸在与光纤包层折射率匹配的匹配液中。足量的匹配液将完全覆盖油浸物镜的镜头上在端,物镜被浸在同样的匹配液中。在玻璃光纤上用100倍的物镜,而在POF上用20倍的物镜就足以获得必要的可视范围塑料光纤和玻璃光纤的另一个主要的区别是:由于光束要通过更长的路径,所以通过塑料光纤的干涉条纹位移要大一些果与近场折射法的测量结果对比如所示,它们是很相近的这相互印证了两种测量方法的精度4方向偏转法下面介绍利用光束偏转测量塑料光纤折射率分布的方法0给出了光束偏转法的工作原理图。将一片光纤切片附在一面镜子上,一束激光射入切片,由于切片的折射率是变化的,激光束发生偏转,偏转的光束由镜面反射回来,再一次经过光纤切片。这时可以使用CCD(电荷耦合器件)相机,通过记录偏转点的位置来测量偏转角度。移动切片,并保持与入射的光相垂直,偏转角度再一次被确定。

  这个移动过程将持续到整个切片表面被扫描完。在表面上每一点都可以测量偏转幅度和方向。所以,当已知一点的折射率后,就可以通过垂直场的测量得出光纤的绝对折射结论当然,还有许多其它测量方法,我们这里仅仅介绍了比较常用的三种。近场折射法比较成熟的,精度及重复性都比较好,在实际工作中得到大量的应甩横向干涉法作为近场折射法的替代方法,也具有较高的精度方向偏转法是比较新的一种方法,因其操作简单,越来越受到普遍关注我们来研究频率微小变化量Ak和偏振研究具有很重要的意义状态矢量s的变化量As的关系其方向垂直于卩OB,这里0是OB与OC的夹角,两边除以Ak,并使Ak趋于无穷小定义矢量K,方向指向B方向,绝对值为,所以上式可改写为:这就是输出偏振态随波长的变化关系式3结论本文从偏振主态模型出发,利用邦加球推导出了光波通过光纤介质后输出偏振态随波长的变化关系式,这对正确理解偏振主态模型概念和机理及进行偏振模色散的进一步

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