一種光纖狀態檢測方法及系統技術方案

本發明專利技術公開了一種光纖狀態檢測的方法及系統，涉及光纖檢測技術領域。該方法包括：對光纖標準的輸出光場圖像進行計算，得到光纖輸出光場的標準數值孔徑直方圖；通過對采集的待測光纖輸出光場圖像進行分析，得到待測光纖輸出光場的數值孔徑直方圖；將待測光纖輸出光場的數值孔徑直方圖與光纖輸出光場的標準數值孔徑直方圖對比，得到待測光纖輸出光場的狀態變化。該方法針對多包層光纖的結構特點與光波導特性，設計并實現了基于CCD器件的多包層光纖狀態的檢測方法。該方法應用于檢測光纖缺陷、彎曲狀態和損耗參數等，同時還實現了多包層光纖的實時監控與反饋控制。

【技術實現步驟摘要】
一種光纖狀態檢測方法及系統
本專利技術涉及光纖檢測
，具體涉及一種光纖狀態檢測方法及系統。
技術介紹
相比于傳統單包層光纖，多包層光纖的纖芯與內包層可以同時獨立的傳導光波。隨著光纖技術不斷得到發展，多包層光纖在各個領域得到了廣泛和深入的應用。在應用與實驗的過程中我們發現，多包層光纖具有與傳統單包層光纖不同的損耗特性，使得在多包層光纖損耗測量的過程中，傳統的主要測量方法不再適用于多包層光纖。傳統單包層光纖的損耗測量結果完全相當于單包層光纖的纖芯損耗，其測量原理是通過技術方法(《光纖光學-原理與應用》廖延彪編著，清華大學出版社，2010年9月第一版，225-230頁)獲得單包層光纖中傳導光波總能量的衰減進而得到單包層光纖損耗測量結果。但是在多包層光纖中，光纖損耗的概念包括獨立的纖芯損耗，包層損耗，總損耗三個損耗過程，并且纖芯損耗與包層損耗不再與總損耗之間存在明確的對應關系。雙包層光纖的損耗特性還關聯于雙包層光纖的工作狀態。例如，當光纖熔接過程或者光纖激光系統的雙包層光纖中纖芯損耗大量進入包層，通常意味著光纖的熔接質量，溫度狀態，應力狀態出現了一定程度的異常。在現有的光纖檢測技術中，一些專利與文獻通過對單包層光纖測量方法進行改進可以實現在雙包層光纖的測量過程中獨立的提取纖芯損耗與包層損耗達到檢測光纖狀態的目的，但是準確度，精度與靈敏度仍然不理想。還有一種光纖損耗的測量方法，在測量過程中針對雙包層光纖的損耗測量添加了包層功率剝離器，通過對光纖進行包層功率剝離可以清除雙包層光纖中的包層光從而進行針對纖芯能量(功率)的獨立探測，其損耗的測量值可以在一定程度上真實反映雙包層光纖的纖芯損耗。這種方法存在的問題主要在于探測的精度與靈敏度，同時會對光纖造成損傷：由于這種方法通過包層功率剝離器件清除了雙包層光纖中的包層光，因此在損耗探測過程中無法提取纖芯光場與包層光場的差動信號增大纖芯損耗測量的靈敏度，同時由于能量(功率)探測器件與注入信號源本身存在不穩定漂動，包層光場信號中包含著相對與纖芯光場信號不穩定性的補償信號，這種方法導致差動信號與補償信號同時被清除，降低了測量與檢測的準確性。更重要的是，這種探測方法需要多次探測，并且會對光纖造成一定的損傷，無法實現實時的檢測。在雙包層光纖中纖芯損耗與包層損耗可以明確的表征纖芯波導與包層波導之間的能量流動方向。因此同時檢測纖芯光場與包層光場在一些光纖傳感技術中得到了應用。這種探測方式通過對雙包層光纖包層進行泄漏處理，并且通過探測捕捉泄露出來的能量(暗場探測)作為傳感依據。但是其暗場探測器的探測結果是光纖包層場的變化趨勢，與真實的包層光場變化曲線有較大的差距。無法建立暗場探測器的探測結果與實際包層光場直接，準確的關聯。其次，這種雙包層光纖的傳感方案仍然會對光纖本身造成損傷。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是：提出了一種光纖狀態檢測方法，能夠對光纖的狀態進行實時檢測與控制，為光纖的質量檢測和狀態反饋提供了極大的便利。(二)技術方案為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種光纖狀態檢測方法，該方法包括：S1、對光纖標準的輸出光場圖像進行計算，得到標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；S2、通過對采集的待測光纖輸出光場圖像進行分析，得到待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；S3、將待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，得到待測光纖輸出光場的狀態變化。優選的，步驟S2具體包括：S20、對采集的待測光纖輸出光場圖像進行分析，判斷待測光纖輸出光斑的中心；S21、計算待測光纖輸出光場在每一個環狀數值孔徑區域內的功率比例，得到待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖。本專利技術還提供了一種光纖熔接狀態檢測與控制方法，該方法包括：A1、將待輸入熔接光纖與待輸出熔接光纖進行熔接；A2、檢測熔接后的光纖纖芯損耗和包層損耗，得到光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；A3、將光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，獲取光纖熔接過程中的狀態；A4、根據熔接過程中光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖的變化趨勢與損耗參數，實時反饋并控制熔接過程參數。本專利技術還提供了一種光纖激光檢測與控制方法，該方法包括：B1、檢測光纖激光系統中被測包層光纖的纖芯損耗和包層損耗，得到光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；B2、將光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，獲取光纖激光系統的狀態；B3、根據光纖激光系統運轉過程中光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖的變化趨勢，實時反饋并控制光纖激光系統運轉的狀態參數。本專利技術還提供了一種光纖狀態檢測系統，該系統包括：標準光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊、待測光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊和光纖狀態比對模塊；所述標準光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊，用于對光纖標準的輸出光場圖像進行計算，得到標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；所述待測光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊，用于對采集的待測光纖輸出光場圖像進行分析，得到待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；所述光纖狀態比對模塊，用于將待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，得到待測光纖輸出光場的狀態變化。本專利技術還提供了一種光纖熔接狀態檢測系統，其特征在于，該系統包括：光纖熔接系統、第一光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊和光纖熔接狀態獲取模塊、和第一反饋控制模塊；所述光纖熔接系統，用于將待輸入熔接光纖與待輸出熔接光纖進行熔接；所述第一光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊，用于檢測熔接后的光纖纖芯損耗和包層損耗，得到第一光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；所述光纖熔接狀態獲取模塊，用于根據熔接過程中光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖的變化趨勢與損耗參數，實時反饋并控制熔接過程參數；所述第一反饋控制模塊，用于根據熔接過程中光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖的變化趨勢，實時反饋并控制熔接過程參數。本專利技術還提供了一種光纖激光檢測系統，其特征在于，該系統包括：激光信號發生器、第二光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊、光纖激光的狀態獲取模塊和第二反饋控制模塊；所述激光信號發生器，用于將激光注入被測包層光纖的纖芯；所述第二光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊，用于檢測被測包層光纖的纖芯損耗和包層損耗，得到第二光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；所述光纖激光的狀態獲取模塊，用于將第二光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，獲取光纖激光的狀態；所述第二反饋模塊，用于根據光纖激光系統運轉過程中光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖的變化趨勢，實時反饋并控制光纖激光系統運轉的狀態參數。(三)有益效果本專利技術的上述技術方案具有如下優點：本專利技術提供了一種光纖狀態檢測的方法及系統，適用于任意形式的多包層光纖，本專利技術針對多包層光纖的結構特點與光波導特性，設計并實現了基于CCD器件的多包層光纖狀態的檢測與控制方法。該方法應用于檢測光纖缺陷、彎曲狀態和損耗參數等，相比于傳統探測手段具有無損，快速的特點，實現了多包層光纖熔接系統與激光系統的實時監控與反饋控制。附圖說明圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光纖狀態檢測方法，其特征在于，該方法包括：S1、對光纖標準的輸出光場圖像進行計算，得到光纖輸出光場的標準數值孔徑直方圖；S2、通過對采集的待測光纖輸出光場圖像進行分析，得到待測光纖輸出光場的數值孔徑直方圖；S3、將待測光纖輸出光場的數值孔徑直方圖與光纖輸出光場的標準數值孔徑直方圖對比，得到待測光纖輸出光場的狀態。

【技術特征摘要】
1.一種光纖狀態檢測方法，其特征在于，該方法包括：S1、對標準光纖的輸出光場圖像進行計算，得到標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；S2、通過對采集的待測光纖輸出光場圖像進行分析，得到待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；S3、將待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，得到待測光纖輸出光場的狀態變化。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2具體包括：S20、對采集的待測光纖輸出光場圖像進行分析，判斷待測光纖輸出光斑的中心；S21、計算待測光纖輸出光場在每一個環狀數值孔徑區域內的功率比例，得到待測光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖。3.一種光纖熔接狀態檢測與控制方法，其特征在于，該方法包括：A1、將待輸入熔接光纖與待輸出熔接光纖進行熔接；A2、檢測熔接后的光纖纖芯損耗和包層損耗，得到光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；A3、將光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，獲取光纖熔接過程中的狀態；A4、根據熔接過程中光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖的變化趨勢與損耗參數，實時反饋并控制熔接過程參數。4.一種光纖激光檢測與控制方法，其特征在于，該方法包括：B1、檢測光纖激光系統中被測包層光纖的纖芯損耗和包層損耗，得到光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖；B2、將光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖與標準光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖對比，獲取光纖激光系統的狀態；B3、根據光纖激光系統運轉過程中光纖輸出光場的數值孔徑與功率直方圖的變化趨勢，實時反饋并控制光纖激光系統運轉的狀態參數。5.一種光纖狀態檢測系統，其特征在于，該系統包括：標準光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊、待測光纖數值孔徑與功率直方圖生成模塊和光纖狀態比對模塊；所述標準光纖數值孔徑與功率直方圖生成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鞏馬理，付晨，肖啟榮，閆平，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京;11