[发明专利]一种用于光纤折射率测量的准牢笼式马赫增德尔干涉仪

说明书

本发明公开了一种用于光纤折射率测量的准牢笼式马赫增德尔干涉仪，将数字全息记录光路设置为马赫增德尔干涉光路，每个光学器件之间的相对位置均经过严格的数学计算和仿真模拟，确定好各光学器件的相对位置后，将分光棱镜、反射镜等光学器件嵌套到规格一致的立方体笼式结构中，立方体牢笼式结构装配到光学底座上预先加工好的沟槽，由专门的螺母固定。本发明技术方案结构更加紧凑稳定，用于集成到仪器内部；此外光学底座选用重量大、经过发黑工艺处理后的实心铸铁，有效实现仪器重心下移，保障整个光路系统的稳定性。本发明的离轴全息记录光路可以通过调节分光棱镜的角度灵活地改变物参光夹角，实现同轴全息与离轴全息记录之间的切换。

技术领域

本发明涉及折射率分布技术领域，尤其涉及的是，一种用于光纤折射率测量的准牢笼式马赫增德尔干涉仪。

背景技术

折射率分布是构成光波导的基础，从光纤设计到制造应用，光纤的性能都与其折射率分布有着密切的关系：折射率分布不仅能够反映折射率的空间变化，还影响了光线在光纤媒介中的传输路径，进而决定了光纤的带宽、损耗和模式畸变，并能够反映出最大理论数值孔径、几何尺寸、理论截止波长等传输性能信息。具体到特种光纤，其折射率的三维分布甚至直接影响特种光纤的传感特性、检测精度、通信带宽以及高能光纤激光器的性能，光纤折射率三维分布已成为衡量光纤性能的最关键因素。因此在光纤的研制生产和应用过程中，都需要对光纤的折射率分布进行精确测量。

目前常用于光纤折射率分布的测量方法有折射近场法和干涉法，其中折射近场法目前最主流的光纤折射率测量方法，也是ITU推荐光纤折射率的基准测量方法。折射近场法是一种基于光纤中折射光强与折射率成线性关系而提出的折射率测量方法。首先将光纤的一端浸在折射率匹配液中，通过透镜把激光束聚焦后入到光纤端面上，当注入光的数值孔径大于光纤的数字孔径，注入光将从纤芯折射进入包层。由于折射光的强度与注入点的数值孔径有关，而数值孔径又与光纤内部的折射率相关，因此，通过检测折射光的功率分布可以还原出光纤断层处的折射率二维分布。

如图1所示，此外的干涉法也是近年来比较流行的光纤折射率替代测量方法，干涉法根据所采用光纤样本的不同又分为切片干涉法与横向干涉法两类，切片干涉法将被测光纤横向(垂直光纤传播轴)切片，然后把切片的两端打磨光滑，放入干涉系统测量；横向干涉法无需对被测光纤进行切断处理，把光纤浸入与光纤包层折射率相近的匹配液中，由光线横向穿过光纤进行测量。其原理是通过光纤对光的相位调制作用，通过计算光线经过光纤后的光程变化，根据光程与折射率之间的关系，进而还原出光纤的折射率分布。

采用折射近场法对光纤折射率进行测量的优点：测量精度高，是国际电信联盟组织推荐的基准测量方法，可以同时测量光纤的多项参数。但是该方法的缺点是：测量时必须对光纤做切断处理，对断面的平整度有较高的要求。同时，折射近场法采用扫描测量，对于设备的精度要求更高，设备较为复杂，且对工作环境的抗震能力要求也较高，测量速度也较慢。另外价格较为昂贵，并且对于内部结构较为复杂的光纤无法测量，也无法对光纤的三维折射率分布进行测量。