[发明专利]一种熊猫型保偏光纤扭转检测及退扭的装置和方法

摘要

本发明公开了一种熊猫型保偏光纤扭转检测及退扭的装置和方法，所述装置包括光纤放纤装置、光纤收纤装置、退扭转台、光源、光学镜头、图像传感器、计算机和控制器。本发明利用光纤的侧视透镜效应，使用光源垂直照射光纤侧面，经过光纤折射后的光强分布包含光纤的扭转信息，该光强分布经图像传感器采集，由计算机进行数据处理提取扭转角度信息，控制器根据角度信息控制退扭转台转动进行退扭。该方法将光纤的扭转检测和退扭相结合，实现边绕纤边退扭，从而绕制出低扭转的保偏光纤环，满足制造低磁敏感光纤陀螺的需求。

主权项

一种熊猫型保偏光纤扭转测量及退扭的方法，该方法在熊猫型保偏光纤扭转测量及退扭的装置上实现，所述熊猫型保偏光纤扭转测量及退扭的装置包括：放纤装置(1)、退扭转台(2)、收纤装置(6)、光源(3)、光学镜头(4)、图像传感器(5)、计算机(7)和控制器(8)；其中，放纤装置(1)安装在退扭转台(2)上，光源(3)放置在放纤装置(1)和收纤装置(6)之间的待测光纤(9)上方，垂直对待测光纤(9)侧面照射；光学镜头(4)安装在图像传感器(5)上，置于光源(3)的正下方，光学镜头(4)与光源(3)共轴；图像传感器(5)连接计算机(7)，计算机(7)与控制器(8)进行通信；控制器(8)与控制退扭转台(2)连接，控制退扭转台(2)转动，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)取一缠绕有未退扭熊猫型保偏光纤的光纤环，置于放纤装置(1)中放纤，同时收纤装置(6)进行收纤，放纤装置(1)与收纤装置(6)之间的平直光纤段为待测光纤(9)；(2)图像传感器(5)通过光学镜头(4)采集经过待测光纤(9)折射后包含光纤扭转角度信息的光强分布曲线；图像传感器(5)将采集到的光强分布曲线送计算机(7)进行图像处理；(3)在收纤初始阶段，计算机(7)识别出待测光纤(9)的快轴初始方位角为θ0；收纤过程中时刻t，计算机(7)识别出的待测光纤(9)的快轴方位角为θt；因此，时刻t相对于初始时刻的扭转角为Δθ＝θt‑θ0；所述计算机(7)识别出待测光纤(9)的快轴方位角θ具体包括以下子步骤：(3.1)图像传感器(5)采集到的沿垂直与光纤轴向的光强分布曲线具有如下特征，即在中心峰值两侧有两个明显的次峰峰值，计算机(7)通过局部扫描法，识别出两侧次峰峰值与中心峰值所在位置，进而计算出两侧次峰峰值之间的距离L，以及左右两侧次峰峰值与中心峰值的距离，分别为L1和L2；(3.2)两侧次峰峰值之间的距离L与光纤快轴方位角θ的绝对值成正比关系，即L值与光纤快轴方位角θ的绝对值一一对应，且由于熊猫型保偏光纤几何结构具有对称性，可获得L＝f(θ)的标定曲线；将检测到的L值带入标定曲线即可得到对应方位角θ的绝对值；所述的标定曲线L＝f(θ)通过如下方法获取：以步进角转动光纤，并使用步骤(3.1)方法提取光强分布曲线中的L值，直到对光纤一周完成采集，可获得L随光纤转角的变化曲线；由于熊猫型保偏光纤的对称性几何结构，L随转过角度的变化曲线呈现周期性，谷值对 应|θ|＝0°位置，峰值对应|θ|＝90°位置；取其中谷值与相邻峰值之间的曲线，即得到标定曲线L＝f(|θ|)，|θ|与之间的值可通过插值算法得到；(3.3)根据L1与L2的大小可判断扭转方向，其中，若L1>L2，则光纤向L1对应一侧扭转了|θ|角，则θ<0；反之，则光纤向L2一侧扭转了|θ|角，则θ>0；(4)计算机(7)将计算出的扭转角度信息发送给控制器(8)，控制器(8)控制退扭转台(2)带动放纤装置(1)向减小扭转的方向旋转角Δθ，从而带动待测光纤(9)向减小扭转的方向旋转；(5)图像传感器(5)以等时间隔采集光强分布曲线，计算机(7)相应的以等时间隔向控制器(8)发送识别出的扭转角度信息，控制器(8)控制退扭转台(2)重复上述退扭过程，从而显著减小光纤环的扭转量。