一种校正光纤阵列输出串扰的装置及方法

本发明涉及光束参数测量领域，尤其涉及一种校正光纤阵列输出串扰的装置及方法。

背景技术：

1、在在多路信号传输过程中，现有技术主要使用光纤阵列，在激光雷达系统中，用光纤阵列对光束取样进行测量时，由于光纤阵列输出端的光纤密集排布且光纤输出为发散光，导致光信号落入非指定区域，使得输出光场较为复杂，容易在后方的相机靶面上发生串扰，从而影响测量结果。

技术实现思路

1、为了解决了上述技术问题，本发明提出了一种校正光纤阵列输出串扰的装置及方法，具体技术方案如下：

2、一种校正光纤阵列输出串扰的装置，包括镜筒和固定在镜筒内的透镜对，所述透镜对包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜将每根光纤以不同的发散角入射的光转换成平行光，所述第二凸透镜用于将平行输入的光聚焦并输出到相机靶面上。

3、在其中一个实施例中，所述第一透镜和第二透镜均为一面为平面另一面为非球面的凸透镜，所述第一透镜的平面与光纤阵列的端面相对设置，所述第二透镜的平面与相机的靶面相对设置，所述第一透镜的非球面和第二透镜的非球面相对设置。

4、在其中一个实施例中，所述镜筒内壁设置有用于吸收杂散光的消光层。

5、在其中一个实施例中，还包括滤波片，所述滤波片设置在第一透镜和第二透镜之间，用于对第一透镜输出的光束进行滤波。

6、在其中一个实施例中，还包括衰减片，所述衰减片设置在第二透镜之前，用于对光束进行衰减来控制入射到所述相机的靶面的功率。

7、在其中一个实施例中，所述镜筒在第一透镜、第二透镜、滤波片和衰减片的安装处对应设置有卡环。

8、在其中一个实施例中，所述镜筒的两端还固定有第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的外端部用于插入光纤阵列，第二套筒的外端部用于插入相机的光束入口端；所述光纤阵列的输出端到相机输入端为密闭光路。

9、在其中一个实施例中，所述第一透镜的数值孔径na1满足：na1>2na0，其中na0为光纤数值孔径。

10、使用上述一种校正光纤阵列输出串扰的装置的方法，包括以下步骤：

11、根据光纤阵列中每根光纤的光纤数值孔径na0，选取第一透镜和第二透镜，使第一透镜和第二透镜的数值孔径na1满足na1>2na0；

12、根据所述第一透镜前焦点和第二透镜的后焦点，确定所述光纤阵列的输出端面的中心位置与第一透镜的前焦点的位置重合，确定所述相机的靶面与第二透镜的后焦点的位置重合；

13、将所述光纤阵列和所述相机固定在预设位置；

14、所述相机采集光纤阵列中输出的光斑图样。

15、在其中一个实施例中，在所述相机采集光纤阵列中输出的光斑图样后，方法还包括相机将采集的光斑图样发送到处理器中进行处理，得到每根光纤出射光束的参数；

16、相机将采集的光斑图样发送到处理器中进行处理，包括：

17、在进行光束参数测量时，假设任一光纤通道的输出光强为i0，经过透镜对和光学镜片组件之后到达所述相机的靶面处的光强为：

18、i＝i0·t1·t2·τ

19、其中，t1为第一透镜的透过率，t2为第二透镜的透过率，τ为光学镜片组件的透过率；

20、利用所述相机测得的光强来推算出实际光纤出射光的光强。

21、本发明的优点在于：本发明保护的一种校正光纤阵列输出串扰的装置采用第一透镜和第二透镜对光纤阵列输出串扰进行校正，结构简单、操作方便，不需要算法，可以实时校正，而且适用于输出端为任意排布方式的光纤阵列。

22、该方案中还保护了使用上述一种校正光纤阵列输出串扰的装置的方法，其效果与结构雷同，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种校正光纤阵列输出串扰的装置，其特征在于，包括镜筒和固定在镜筒内的透镜对，所述透镜对包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜将每根光纤以不同的发散角入射的光转换成平行光，所述第二凸透镜用于将平行输入的光聚焦并输出到相机靶面上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜均为一面为平面另一面为非球面的凸透镜，所述第一透镜的平面与光纤阵列的端面相对设置，所述第二透镜的平面与相机的靶面相对设置，所述第一透镜的非球面和第二透镜的非球面相对设置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述镜筒内壁设置有用于吸收杂散光的消光层。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括滤波片，所述滤波片设置在第一透镜和第二透镜之间，用于对第一透镜输出的光束进行滤波。

5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于，还包括衰减片，所述衰减片设置在第二透镜之前，用于对光束进行衰减来控制入射到所述相机的靶面的功率。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述镜筒在第一透镜、第二透镜、滤波片和衰减片的安装处对应设置有卡环。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述镜筒的两端还固定有第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的外端部用于插入光纤阵列，第二套筒的外端部用于插入相机的光束入口端；所述光纤阵列的输出端到相机输入端为密闭光路。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一透镜的数值孔径na1满足：na1>2na0，其中na0为光纤数值孔径。

9.使用权利要求1-8任意一项所述一种校正光纤阵列输出串扰的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述相机采集光纤阵列中输出的光斑图样后，方法还包括相机将采集的光斑图样发送到处理器中进行处理，得到每根光纤出射光束的参数；

技术总结一种校正光纤阵列输出串扰的装置及方法，装置包括镜筒和固定在镜筒内的透镜对，所述透镜对包括第一凸透镜和第二凸透镜，所述第一凸透镜将每根光纤以不同的发散角入射的光转换成平行光，所述第二凸透镜用于将平行输入的光聚焦并输出到相机靶面上。该发明的优点在于：本发明采用第一透镜和第二透镜对光纤阵列输出串扰进行校正，结构简单、操作方便，不需要算法，可以实时校正，而且适用于输出端为任意排布方式的光纤阵列。技术研发人员：靖旭,侯再红,秦来安,王浩受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/29