一種測量光纖連接器端面接觸力和損耗的方法
【專利摘要】一種測量光纖連接器端面接觸力和損耗的方法，屬于光纖通訊【技術(shù)領(lǐng)域】。利用嵌入布拉格光纖光柵(FBG)的活動連接插頭直接測量待測光纖連接器受到的軸向壓力，并同時測出光纖連接器的插入損耗和回波損耗。當(dāng)法蘭盤兩側(cè)的光纖連接器插頭螺帽旋緊時，帶FBG的陶瓷插針體會受到軸向壓力引起FBG的反射峰值波長移動，通過測量波長移動量可得到光纖連接器端面接觸力的大??；通過測量接入光纖連接器前后接收到的光功率大小，可以得到光纖連接器的插入損耗和回波損耗。本發(fā)明同時實現(xiàn)光纖跳線接頭的端面接觸力、插入損耗和回波損耗的測量，可方便的觀測到端接力對光纖跳線插回、損的影響，為高品質(zhì)光纖活動連接器的優(yōu)化設(shè)計和規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)提供定量的檢測手段。
【專利說明】一種測量光纖連接器端面接觸力和損耗的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖通訊【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到一種能夠同時測量光纖活動連接器端面接觸力(簡稱端接力)、插入損耗和回波損耗的方法和儀器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖活動連接器是光纖通信領(lǐng)域中必不可少的基本器件，它的性能直接影響通信系統(tǒng)的性能。插入損耗和回波損耗是衡量光纖活動連接器品質(zhì)優(yōu)劣的最基本指標(biāo)。影響連接器插、回?fù)p的主要因素是光纖端面的物理接觸不完善形成的空氣隙所產(chǎn)生的菲涅爾反射，光纖端面間的空氣隙或者局部的空氣隙是由于連接器陶瓷插針研磨后光纖端面的縮進(jìn)或者端面面型的不規(guī)則引起的。對于標(biāo)準(zhǔn)的光纖活動連接器，兩相向?qū)?zhǔn)的陶瓷插針間需要施加一定的壓力(端接力)，才能消除空氣隙，保證兩光纖端面實現(xiàn)良好的物理接觸。光纖活動連接器的端接力的大小取決于旋緊光纖插頭的程度和連接器內(nèi)彈簧的彈性模量。端接力過小不足以消除光纖端面之間的空氣間隙，引起附加的插、回?fù)p耗，但端接力過大則會造成光纖局部的應(yīng)變引起的折射率突變和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的缺陷，從而引起插入損耗和回波損耗。另外過大的端接力也會引起光纖端面的損傷從而影響使用壽命。因此端接力大小直接影響光纖活動連接器的質(zhì)量，在光纖連接器的設(shè)計和生產(chǎn)過程中需要對其進(jìn)行定量測量。到目前為止還沒有能夠測量光纖接插件端接力大小的儀器，特別是沒有一種能夠同時測量光纖活動連接器端接力、插入損耗和回波損耗的方法及儀器。
[0003]技術(shù)方案
[0004]本發(fā)明的目的是，提供一種同時測量光纖活動連接器端接力、插入損耗和回波損耗的方法。該方法可以實時測出光纖連接器連接過程中光纖端面受到的軸向壓力值，同時可以測出隨著端接力大小的改變，光纖連接器插入損耗和回波損耗的變化。通過觀測端接力、插入損耗和回波損耗之間的關(guān)系，能夠為光纖活動連接器設(shè)計參數(shù)優(yōu)化、提高光纖活動連接器生產(chǎn)質(zhì)量提供一種新的檢測方法和儀器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種測量光纖連接器端面接觸力和損耗的方法，主要包括寬譜光源、耦合器、光譜儀、FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針、法蘭盤、光功率計和壓力傳感器；各組件的連接關(guān)系如下=FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針是通過在陶瓷插針內(nèi)部的光纖上預(yù)先寫入了一段布拉格光柵制成；將FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針的末端通過光纖與耦合器相互連接；耦合器的另一端通過兩路光纖分別連接寬譜光源和光譜儀；將待測光纖插頭的末端通過光纖連接光功率計；具體測量方法如下:
[0006]定量測量光纖連接器端接力方法:將FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針的末端通過光纖與耦合器相互連接；耦合器的另一端通過兩路光纖分別連接寬譜光源和光譜儀^fFBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針與壓力傳感器接觸，當(dāng)旋轉(zhuǎn)光纖連接器螺帽時，通過光譜儀觀測布拉格光柵反射峰波長的移動量，通過壓力傳感器觀測施加在光纖插針前端的壓力；根據(jù)FBG的彈性事先標(biāo)定FBG反射峰波長與光纖連接器端接力的一次線性函數(shù)關(guān)系；再用法蘭盤連接FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針的前端和待測光纖插頭的前端；當(dāng)旋轉(zhuǎn)法蘭盤兩側(cè)光纖連接器螺帽時，通過光譜儀觀測布拉格光柵反射峰波長的移動量即可達(dá)到定量測量端接力的目的；
[0007]光纖連接器的插入損耗測定:光功率計接入FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針讀取待測光纖插頭插入前的光功率；再將末端連接光功率計的待測光纖插頭通過法蘭盤與FBG應(yīng)變敏感光纖插頭相連接，讀取待測光纖插頭插入后的光功率；通過對比待測光纖插頭插入前后的光功率計算得到插入損耗；
[0008]光纖連接器的回波損耗:FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針內(nèi)的布拉格光柵將寬譜光中的部分光反射回來，經(jīng)由光纖耦合器傳送給光譜儀，通過光譜儀可以測得FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針中布拉格光柵的反射峰波長變化；光譜儀讀取高反射率布拉格光柵反射峰兩側(cè)的背景光功率與布拉格光柵峰值反射功率的比值計算得到光纖連接器的回波損耗。
[0009]本發(fā)明的效果和益處是，同時實現(xiàn)光纖活動連接器的端接力、插入損耗和回波損耗的測量，可以直接準(zhǔn)確的觀測分析端接力的大小與光纖活動連接器插入、回波損耗之間的關(guān)系，為高品質(zhì)光纖活動連接器的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計和規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)提供新的技術(shù)手段。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖1是本測量系統(tǒng)示意圖。
[0011]附圖2是帶FBG的光纖插頭插針的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖3是標(biāo)定光纖光柵反射峰移動量與端接力關(guān)系的實驗系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖中:1寬譜光源；2耦合器；3光譜儀；4 FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針；5法蘭盤；6待測光纖插頭；7光功率計；8光柵；9壓力傳感器。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明
[0015]一種測量光纖連接器端面接觸力和損耗的方法，主要包括寬譜光源1、耦合器2、光譜儀3、FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4、法蘭盤5、光功率計7和壓力傳感器9 ;各組件的連接關(guān)系如下:FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4是通過在陶瓷插針內(nèi)部的光纖上預(yù)先寫入了一段高反射率布拉格光柵8制成；將FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4的末端通過光纖與耦合器2相互連接；耦合器2的另一端通過兩路光纖分別連接寬譜光源I和光譜儀3 ;將待測光纖插頭6的末端通過光纖連接光功率計7 ；
[0016]首先對FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針內(nèi)的布拉格光柵8反射峰波長與端接力之間的關(guān)系進(jìn)行實驗標(biāo)定，如圖3所示。壓力傳感器9的接口與法蘭盤5的接口結(jié)構(gòu)相同。當(dāng)內(nèi)嵌高反射率光柵8的FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4與壓力傳感器9接觸時，隨著連接器螺帽的旋緊，施加在FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4上的軸向壓力增加，在光譜儀3上可觀測到光柵8反射峰向短波方向移動，同時在壓力傳感器9上可以直接讀出施加在FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4端面的壓力，由此我們可以得到FBG反射峰波長移動量與光纖連接器端接力之間關(guān)系。
[0017]FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，將用紫外激光刻寫的裸光纖光柵8膠合固定于FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4的中心孔內(nèi)，并用研磨光纖活動連接器陶瓷插針端面的常規(guī)工藝制成標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器插頭。
[0018]光纖活動連接器端接力、插入和回波損耗的測量方法如圖1所示。寬譜光源I發(fā)出的光經(jīng)過耦合器2、FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4進(jìn)入光功率計7，此時在光功率計7上可以讀取得到光纖插頭出射光功率Pin，同時在光譜儀3上可以讀取得到光柵8峰值反射功率Ptl ;然后取下FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4，接入法蘭盤5與待測光纖插頭6，然后與光功率計7相連，當(dāng)兩插頭通過法蘭盤5接觸并逐漸旋緊時，光譜儀3上可以觀察到反射峰波長的移動，通過波長移動量可以計算出端接力的大小；同時在光功率計7上可以讀取到接入待測光纖插頭6后接收到的光功率Ptjut，在光譜儀3上可以讀取得到FBG反射峰兩側(cè)光譜平坦波段的背景光功率P1，該背景光功率正比于光纖插頭端面的回波損耗功率，通過公式IL=-1Olg PtjutA3in可以計算出光纖連接件的插入損耗。通過公式RL =-1OlgP1A3tl可以計算出回波損耗的大小。此處我們假定光纖光柵8是高峰值反射率的，寬譜光源I的光譜分布有足夠平坦的波長范圍并且忽略了光纖的背向散射和耦合器的回波影響。實際上做精確測量時，可以根據(jù)FBG的實際反射率精確推算光纖中正向傳輸功率Ptl ;利用將FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針4放入折射率匹配液中完全消除回波損耗的方法在光譜儀3上測出本底光譜功率，然后在背景光譜功率中去除本底光譜功率的方法得到更準(zhǔn)確的回波功率P1，從而利用該系統(tǒng)實現(xiàn)了光纖端接力、插入損耗和回波損耗的測量。
【權(quán)利要求】
1.一種測量光纖連接器端面接觸力和損耗的方法，其特征在于主要包括寬譜光源(I)、耦合器(2)、光譜儀(3)、FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)、法蘭盤(5)、光功率計(7)和壓力傳感器(9);各組件的連接關(guān)系如下:FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)是通過在陶瓷插針內(nèi)部的光纖上預(yù)先寫入了一段高反射率布拉格光柵(8)制成；將FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)的末端通過光纖與耦合器(2)相互連接；耦合器(2)的另一端通過兩路光纖分別連接寬譜光源(I)和光譜儀(3);將待測光纖插頭￠)的末端通過光纖連接光功率計(7)；具體測量方法如下: 定量測量光纖連接器端接力方法:將FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)與壓力傳感器(9)接觸，壓力傳感器(9)的接口與法蘭盤(5)的接口結(jié)構(gòu)相同。當(dāng)旋轉(zhuǎn)光纖連接器螺帽時，通過光譜儀(3)觀測布拉格光柵反射峰波長的移動量，通過壓力傳感器(9)觀測施加在光纖插針前端的壓力；根據(jù)FBG的彈性事先標(biāo)定FBG反射峰波長與光纖連接器端接力的一次線性函數(shù)關(guān)系；再用法蘭盤(5)連接FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)的前端和待測光纖插頭(6)的前端；當(dāng)旋轉(zhuǎn)法蘭盤(5)兩側(cè)光纖連接器螺帽時，通過光譜儀(3)觀測布拉格光柵反射峰波長的移動量即可達(dá)到定量測量端接力的目的； 光纖連接器的插入損耗測定:光功率計(7)接入FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)讀取待測光纖插頭(6)插入前的光功率；再將末端連接光功率計(7)的待測光纖插頭(6)通過法蘭盤(5)與FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)相連接，讀取待測光纖插頭(6)插入后的光功率；通過對比待測光纖插頭(6)插入前后的光功率計算得到插入損耗； 光纖連接器的回波損耗:FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)內(nèi)的布拉格光柵將寬譜光中的部分光反射回來，經(jīng)由光纖耦合器(2)傳送給光譜儀(3)，通過光譜儀(3)可以測得FBG應(yīng)變敏感光纖插頭插針(4)中布拉格光柵的反射峰波長變化；光譜儀(3)讀取高反射率布拉格光柵(8)反射峰兩側(cè)的背景光功率與布拉格光柵(8)峰值反射功率的比值計算得到光纖連接器的回波損耗。
【文檔編號】G01D21/02GK104406629SQ201410653019
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】于清旭, 宮振峰, 周新磊 申請人:大連理工大學(xué)