[发明专利]一种检测光纤的装置及方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及光纤检测装置和检测方法的技术领域，具体的说是一种检测光纤的装置及方法。

[背景技术]

光纤是一种连续生产的线性产品Linear Product光纤的一般构造含有纤芯，包层和涂覆层。光纤一般由超高纯气体合成的纯石英组成。包层一般是掺杂的纯石英，也由高纯度的光学高分子材料组成，涂覆层一般是高分子材料，具有机械保护等物化性能，有时外部还裹有塑胶或金属组成的保护材料也称“护套”。包层的光学折射率必须低于光芯的折射率，否则，光不能在纤芯与包层的界面通过全反射在光纤中有效传播，或者说光纤的损耗会太大而失去使用价值。除了折射率之外，还有其他影响光纤传输率透射率的因素。一般来说每卷光纤长度有几百米到几千米不等。光纤芯径截面一般很小，多根光纤挨个横排才有1毫米。

硬树脂包层石英光纤是一种大芯径石英光纤，它的结构为：石英纤芯；光学硬树脂包层。光纤纤芯直径一般不小于200微米，光纤包层的厚度为10微米左右。由于包层材料不是石英而是高分子材料，在纤芯拉丝中高分子材料通过涂覆工艺形成包层，包层的光学质量及其和石英纤芯的结合度受许多因素影响，例如：高分子材料的粘度，涂覆工艺及涂覆温度等。包层的质量影响着光纤的性能，由于生产工艺往往不总是非常理想，在高分子材料准备中难免引入气泡，导致包层中带有气泡；有时光纤涂覆工艺中，生产环境中飘浮在空气里的尘粒等颗粒杂质进入包层，这些瑕疵气泡或杂质颗粒可以出现在包层和纤芯接合面（界面）上，但大多远离界面。在许多情况下，这种瑕疵气泡和尘粒杂质不是球形而是扁平细长形状的，长度或在几个微米到几百微米不等，当此种瑕疵气泡和颗粒数量和尺寸越大、越靠近纤芯和包层界面时，光纤的传输率下降就越大，产品质量下降就越厉害，导致不合格产品出现。光纤之所以成为光纤就是依靠纤芯和包层形成的全反射条件。显而易见，当瑕疵在纤芯和包层界面时，光纤的全反射条件遭到破坏，光纤传输率急剧下降；当瑕疵在包层中但离纤芯/包层界面有一定距离时，光纤的全反射条件仍旧成立，按照几何光学，光纤传输率不会受到影响，但事实并非如此，传输率下降，损耗增加，甚至在离界面几十个波长之外的瑕疵都对传输率有负面影响，这是因为几何光学不再准确，代之的是量子力学和波动光学。依据波动光学，并非所有光的能量在纤芯中，一部分会在包层中传播，因而在远离界面的包层中的瑕疵会散射在光纤中传播的光，部分散射光离开光纤，被探测到。导致局部能量密度增加，引起材料温度升高。带有这种瑕疵的不合格光纤在传能应用中有较大的使用隐患，瑕疵会散射光纤中传播的光学能量，如传播能量较大时或者光纤连续使用时，瑕疵点或附近会积累能量发热，导致包层或涂覆层烧焦最终光纤失效。在激光微创手术等应用中，就有可能出现医疗事故。因此有必要找到带有此类瑕疵的光纤，并确定瑕疵的位置，去除瑕疵，避免事故。

在实际中，一般通过测量光纤的传输率来寻找带有这种瑕疵的光纤，测量大芯径光纤的传输率一般需要至少～100米长度的光纤，传输率方法对在纤芯包层界面上的瑕疵有效，但是在包层中瑕疵远离界面的情况效果很差。这种方法有如下缺点：1.传输率方法只能确认可能有导致传输率下降的瑕疵，不能确定带有瑕疵的确切位置，结果整卷光纤或近百米的光纤报废；2.一般标准硬树脂单包层石英光纤有2000米，为了确定瑕疵的确切位置，减少报废长度，必须多次把光纤切成几段，结果增加了测量时间，最后的光纤长度变得过短，企业只能减价处理，降低了企业效益；3.虽然能检测到纤芯包层界面上的瑕疵，但对远离纤芯和包层界面的瑕疵不灵敏，不能检测到离开纤芯包层界面的在包层中的瑕疵，对光纤的应用造成隐患。

[发明内容]

本发明的目的在于克服现有技术中存在检测精度不理想、检测造成间接成本高的缺陷，提供一种精确检测光纤的装置和方法。

为实现上述目的设计一种检测光纤的装置，包括等待检测的光纤1、等待收卷光纤的卷筒2、光纤导轮3、4、探测装置5、着色枪6和光源9，其特征在于等待检测的光纤1与等待收卷光纤的卷筒2之间设有两个光纤导轮3、4，光纤1一端穿过光纤导轮3、4连接卷筒2，光纤1另一端连接光源9，两个光纤导轮3、4内部一侧设有若干遮光板，若干个遮光板构成一个与外界光源隔离的空腔，空腔内设有探测装置5和着色枪6。

所述的探测装置5采用人眼或光探测器。

所述的光源9采用红色半导体激光器。