一种光纤扰模综合测量系统

本发明涉及光纤扰模综合测量，尤其涉及一种光纤扰模综合测量系统。

背景技术：

1、在现代天文探测中，通过探寻太阳系外行星大气寻找地外生命迹象及宜居带是目前天体物理学中的热门话题。近年来，通过基于多普勒频移的视向速度测量技术探测系外行星的数量随着探测精度的提高越来越受到人们的重视。目前视向速度测量系统，如高精度视向速度行星探测光谱仪(harps)、高分辨阶梯光栅光谱仪(hires)等，其视向速度测量精度达到1-3m/s，该精度适合探测质量较大的行星，而对于类地行星及人类宜居带行星的探测，不仅要求探测精度低于10cm/s，同时需满足探测时间长达几个月甚至几年的基本要求。因此，提高视向速度测量精度及仪器稳定性，不仅对系外行星探测，同时也对于整个天文物理学研究及进展具有重要意义。

2、为了提高光谱测量精度，heacox最早提出将光纤用于天文光谱仪中可以提高光谱测量质量的结论。光纤扰模技术用于天体探测可以大大提高视向速度测量精度等参数，从而为搜寻类地行星、确定宇宙膨胀速度和测量基本物理常数等重大前沿科学问题提供有利的工具。同时，光纤模式噪声在高分辨率光谱仪中所带来的影响也不可忽略，导致光谱信噪比下降，光谱参数测量误差变大，增大视向速度测量误差，而光纤扰模技术可以提供很好的补偿效果。

3、为了研制出扰模性能较好的光纤扰模器，光纤扰模性能的评价需要一个有力的测量手段，当前测量方式不能同时兼顾入射光场、入射端面、近场、远场、耦合效率、焦比退化和光谱测量等同时性测量，为了弥补测量方法的不足，本发明提出一种光纤扰模综合测量系统，可以有效解决当前测量技术的缺陷，可以很好地测试出扰模性能更佳的光纤扰模器，对于天体物理探测等提供有力帮助。

4、因此，有必要提供一种新的光纤扰模综合测量系统解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种测量准确性高的光纤扰模综合测量系统。

2、本发明提供的光纤扰模综合测量系统包括：光源、光纤跳线、第一fc转接口、第一六维位移调整台、滤光片系统、第一消色差透镜、分束立方体、可调光阑、第二消色差透镜、第三消色差透镜、第四消色差透镜、第一高倍率成像系统、第二高倍率成像系统、第一同轴光、第一光功率计、第二fc转接口、第二六维位移调整台、待测光纤、机械振动扰模系统、第三fc转接口、第三六维位移调整台、第二光功率计、第一抛物面镜、平面反射镜、第二抛物面镜、成像光谱仪、分光片、第五消色差透镜、第三高倍率成像系统、第二同轴光、大靶面成像系统、平行滑轨、上位机；所述光源接入光纤跳线一端，光纤跳线的另一端接入固定在第一六维位移调整台上的第一fc转接口；所述滤光片系统位于第一fc转接口和第一消色差透镜之间；所述第一消色差透镜和第二消色差透镜位于分束立方体前后两侧，第三消色差透镜和第四消色差透镜位于分束立方体的上下两侧；所述可调光阑固定在待测光纤入射端面前，分束立方体和第二消色差透镜中间；所述第三消色差透镜的下方设有第一高倍率成像系统，且第一高倍率成像系统的一侧设有第一同轴光；所述第四消色差透镜的上方设有第二高倍率成像系统；所述第二消色差透镜的一侧设有第二六维位移调整台，第二六维位移调整台与第二消色差透镜的之间设有第一光功率计，第一光功率计放置于待测光纤入射端面前；所述第二六维位移调整台上的第二fc转接口连接待测光纤的一端，待测光纤的另一端与第三六维位移调整台上的第三fc转接口连接；所述待测光纤上连接有机械振动扰模系统；所述第三六维位移调整台的一侧设有第一抛物面镜和分光片，第一抛物面镜与第三六维位移调整台之间设有第二光功率计，第二光功率计放置于出射端面后；所述第一抛物面镜的下方设有平面反射镜，平面反射镜的下方设有第二抛物面镜，第二抛物面反射镜的后方设有成像光谱仪；所述分光片的下方设有第五消色差透镜，第五消色差透镜下方设有第三高倍率成像系统，第三高倍率成像系统的一侧设有第二同轴光；所述分光片的一侧设有平行滑轨，平行滑轨上安装有大靶面成像系统；所述第一高倍率成像系统、第二高倍率成像系统、成像光谱仪、第三高倍率成像系统、大靶面成像系统和平行滑轨连接至上位机。

3、优选地，所述光纤跳线接入的第一fc接口的接口端与第一消色差透镜、分束立方体、第二消色差透镜和待测光纤的第二fc转接口的接口端同轴，通过第一六维位移调整台和第二六维位移调整台的微调来实现。

4、优选地，所述可调光阑根据测量需求调整入射通光孔径d的大小，同时实现光强度的控制。

5、优选地，所述第一消色差透镜、第二消色差透镜、第三消色差透镜、第四消色差透镜、第五消色差透镜的放大倍数具有调整功能，以便检测芯径大小不一的光纤近场端面。

6、优选地，所述大靶面成像系统为高精度、低噪声，用于拍摄远场和焦比退化特性测量。

7、优选地，所述平行滑轨为二维电动滑轨，可以等距离驱动固定其上面的大靶面成像系统，采集不同位置处的光斑实现焦比退化的测量，同时起到探测光纤扰模效果，观察远场的能量分布。

8、优选地，所述成像光谱仪采用高分辨率光谱仪和高精度ccd，以采集光纤端面光谱。

9、优选地，所述光纤出射端设置有可调强度同轴光源，通过照射出射端面打亮入射端面用以观测入射光点在纤芯的位置。

10、优选地，所述各个元件均放置于恒温、恒压和高真空环境中，且实验过程在暗室条件下进行。

11、与相关技术相比较，本发明提供的光纤扰模综合测量系统具有如下有益效果：

12、1.本发明实现了对光纤扰模性能等参数，包括扰摸增益、光纤近/远场、传输效率、光谱测量、焦比退化等自动化多参量同时性测量。

13、2.本发明采用集成式模块搭建系统，每次只需要在fc转接口替换待测光纤，其他元件均不变，保证了测试条件的一致性，提高光纤扰摸特性测量的重复性和准确性。

14、3.本发明所设计的光纤扰模综合测量系统采用集成式模块，且放置于恒温、恒压和真空环境中，提高了系统的稳定性，进一步提高光纤扰模测量精度等参数。

技术特征：

1.一种光纤扰模综合测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述光纤跳线(2)接入的第一fc接口(3)的接口端与第一消色差透镜(6)、分束立方体(7)、第二消色差透镜(9)和待测光纤(18)的第二fc转接口(16)的接口端同轴，通过第一六维位移调整台(4)和第二六维位移调整台(17)的微调来实现。

3.根据权利要求1所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述可调光阑(8)根据测量需求调整入射通光孔径d的大小来控制入射焦比，同时孔径的大小也实现了光强度的控制。

4.根据权利要求1所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述第一消色差透镜(6)、第二消色差透镜(9)、第三消色差透镜(10)、第四消色差透镜(11)、第五消色差透镜(28)的放大倍数具有调整功能，以便检测芯径大小不一的光纤近场端面。

5.根据权利要求1所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述大靶面成像系统(31)为高精度、低噪声，用于拍摄远场和焦比退化特性测量。

6.根据权利要求3所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述平行滑轨(32)等距离驱动固定其上面的大靶面成像系统(31)，采集不同位置处的光斑实现焦比退化的测量，同时观察远场的能量分布，观测光纤扰模效果。

7.根据权利要求1所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述成像光谱仪(26)采用高分辨率光谱仪和高精度ccd，以采集光纤端面光谱。

8.根据权利要求1所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述光纤出射端设置有可调强度第一同轴光(14)和可调强度第二同轴光(29)，通过分别照射光纤入射端面和出射端面用以观测光纤入射端面和出射端面形貌，还可以观测入射光点在光纤入射端面纤芯的位置。

9.根据权利要求1所述的光纤扰模综合测量系统，其特征在于，所述各个元件均放置于恒温、恒压和真空环境中，且实验过程在暗室条件下进行。

技术总结本发明提供一种光纤扰模综合测量系统，涉及光纤扰模综合测量技术领域。所述光纤扰模综合测量系统包括：光源、光纤跳线、第一FC转接口、第一六维位移调整台、滤光片系统、第一消色差透镜、分束立方体、可调光阑、第二消色差透镜、第三消色差透镜、第四消色差透镜、第一高倍率成像系统、第二高倍率成像系统、第一同轴光、第一光功率计、第二FC转接口、第二六维位移调整台、待测光纤、机械振动扰模系统、第三FC转接口、第三六维位移调整台、第二光功率计、第一抛物面镜、平面反射镜、第二抛物面镜、成像光谱仪、分光片、第五消色差透镜、第三高倍率成像系统、第二同轴光、大靶面成像系统、平行滑轨、上位机。本发明提供的光纤扰模综合测量系统具有准确度高、实现多参量同时测量以及提高光纤扰模参数测量精度等的优点。技术研发人员：严云翔,逄昱宸,周嘉仪,朱龙发,皇甫林青,汪盛佳,闫奇,耿涛,孙伟民受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10