【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种保偏光纤对轴熔接装置及其熔接方法，属于光纤传感器。
技术介绍
1、近年来，保偏光纤做为光纤传感中偏振光的传输介质和传感元件应用日益广泛，通过对保偏光纤熔接角度的设置，可以实现不同的光学特性；
2、然因保偏光纤的固有属性，其对轴熔接的精度对光学传感系统性能具有较大的影响，如与1/4波片和半波片熔接时，熔接角度的偏差会影响如光偏振态转变偏差，造成光学系统的耦合干扰。
3、现有的保偏光纤的熔接技术至今都是靠监测透射功率来完成对轴的，这需要许多额外设备，如光源、起偏器、检偏器、功率计和光学传感器。此外，为了在光源端注入和探测端检测偏振光，起偏器和检偏器还要经过复杂的调节过程。
4、目前已有技术中的保偏光纤对轴熔接方式有以下几种：第一，保偏光纤对轴调节方式是根据每次熔接后数据采集处理显示系统数据分析结果，手动掐断熔点，多次手动调节五维光纤夹具调节对轴偏差多次熔接，最后达到实现两端保偏光纤的对轴熔接目的；第二，通过设置一个标准对照组，若需熔接组与对照组的测试参数相同，则熔接；若与对照组测试参数不同，则手动调节旋转手柄进行调节，直至与对照组参数相同时进行熔接，实现对轴熔接；第三，利用检测信号中差频和和频两种频率信号的幅值与熔接角度的关系计算当前两段需对轴熔接的光纤的熔接角度的关系推演当前的熔接角度，当推演出的熔接角度与理论值不同时，手动调节对轴模块，不断缩小当前角度与所需熔接角度的差值来实现对轴熔接。不论是哪种熔接方式，都需要手动反复调节，且无法实现任意对轴角度的熔接。
>技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种能够形成闭环自动调节对轴角度，一次熔接就能实现两段保偏光纤任意对轴角度熔接的保偏光纤对轴熔接装置。
2、为了达到上述目的，本专利技术的第一个技术方案是：一种保偏光纤对轴熔接装置，其创新点在于：包括偏振光源系统、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、信号处理器和可调保偏光纤熔接机，
3、被操作保偏光纤中的第一待对轴保偏光纤的一端与偏振光源系统的输出端连接，另一端与可调保偏光纤熔接机的固定端连接，
4、被操作保偏光纤中的第二待对轴保偏光纤的一端与可调保偏光纤熔接机的旋转端连接，另一端与偏振分束器的接入端口连接，
5、所述第一光电探测器的输入端和第二光电探测器的输入端分别与偏振分束器相应的接出端口连接，且第一光电探测器的输出端和第二光电探测器的输出端分别与信号处理器的输入端电连接，所述信号处理器的输出端与可调保偏光纤熔接机的控制端电连接，
6、所述偏振光源系统产生的线偏振光经过第一待对轴保偏光纤传输至第二待对轴保偏光纤时，由于对轴角度的存在被偏振分束器分解为正交的两束线偏振光，所述第一光电探测器和第二光电探测器接收由偏振分束器输出的两束线偏振光，并进行光电转换产生成电压信号，经过信号处理器处理后作为形成一对闭环控制的控制信号送至可调保偏光纤熔接机的控制端，使其旋转端旋转调节第二待对轴保偏光纤的对轴角度并实现任意角度的对轴熔接。
7、在上述第一个技术方案中，所述偏振光源系统包括宽带光源、单模光纤、起偏器和保偏光纤，所述宽带光源设在单模光纤的一侧，所述单模光纤通过起偏器与保偏光纤的一端连接，所述保偏光纤的另一端与第一待对轴保偏光纤的一端连接，所述宽带光源发出的光经起偏器之后产生线偏振光，通过保偏光纤传递给第一待对轴保偏光纤。
8、在上述第一个技术方案中，所述偏振光源系统还包括保偏光纤连接头，所述保偏光纤的另一端通过保偏光纤连接头与第一待对轴保偏光纤的一端连接。
9、在上述第一个技术方案中，所述偏振分束器具有一个接入端口和两个接出端口，其中，两个接出端口分别为1号输出端和2号输出端，所述偏振分束器的接入端口与第二待对轴保偏光纤的一端呈0°熔接连接，所述第二待对轴保偏光纤传输的两束线偏振光分别通过1号输出端和2号输出端传输到对应的第一光电探测器和第二光电探测器内部进行光电转换，同时，所述第一光电探测器和第二光电探测器分别与偏振分束器的1号输出端和2号输出端呈0°熔接连接。
10、在上述第一个技术方案中，所述信号处理器包括信号放大电路，该信号放大电路用于放大第一光电探测器和第二光电探测器输出的电压信号，所述信号放大电路采用三极管电路结构形态或者是由信号放大芯片构成的集成电路。
11、在上述第一个技术方案中，所述可调保偏光纤熔接机包括第一光纤夹具、第二光纤夹具、步进电机、步进电机驱动器、第一光纤夹具操作台和第二光纤夹具操作台，
12、所述第一光纤夹具设在第一光纤夹具操作台上，并作为固定端用来夹持第一待对轴保偏光纤的另一端，
13、所述第二光纤夹具设在第二光纤夹具操作台上，且所述步进电机的驱动轴与第二光纤夹具传动连接，用来带动第二光纤夹具旋转，使所述第二光纤夹具作为旋转端及用来夹持第二待对轴保偏光纤的一端，
14、所述步进电机驱动器接入端作为控制端，与信号处理器的输出端电连接，步进电机与步进电机驱动器的接出端电连接，且步进电机的旋转启停由步进电机驱动器输入的电压为驱动信号进行控制，电压的正负决定步进电机的旋转方向，
15、所述步进电机驱动器的输入电压等于信号处理器输出的两个电压信号的差值，且步进电机驱动器可设置步进电机旋转终止电压。
16、为了达到上述目的，本专利技术的第二个技术方案是：一种根据上述装置的保偏光纤对轴熔接方法，其创新点在于：其具体步骤是：
17、步骤a，将被操作保偏光纤中的第一待对轴保偏光纤的一端与偏振光源系统的输出端连接，另一端与可调保偏光纤熔接机的固定端连接，然后将被操作保偏光纤中的第二待对轴保偏光纤的一端与可调保偏光纤熔接机的旋转端连接，另一端与偏振分束器的接入端口连接，
18、步骤b，由偏振光源系统产生的线偏振光经过第一待对轴保偏光纤传输至第二待对轴保偏光纤时，由于对轴角度的存在被分为正交的两束线偏振光在第二待对轴保偏光纤中传输，进而传输至偏振分束器的接入端口，且所述偏振分束器将正交两束线偏振光分离开来，分开的线偏振光分别从对应的接出端口分别传输至第一光电探测器和第二光电探测器，经过光电转换将两束线偏振光的光强转化为两个电压信号，
19、步骤c，步骤b中的两个电压信号经信号处理器处理后作为控制信号构建成为熔接角度的闭环回路控制，同时将该控制信号传输至可调保偏光纤熔接机的控制端，驱动调保偏光纤熔接机的旋转端旋转，进而带动第二待对轴保偏光纤转动，并结合旋转角度与旋转终止电压的关系设置旋转端终止条件，实现第一待对轴保偏光纤和第二待对轴保偏光纤的任意角度的精确对轴熔接。
20、在上述第二个技术方案中，所述第二待对轴保偏光纤中正交两束线偏振光的振动幅值a1和a2为：
21、a1＝a0sin(θ)
22、a2＝a0cos(θ)
23、其中θ是第一待对轴保偏光纤和第二待对轴保偏光纤的对轴角度，a0是第一待对轴保偏光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：包括偏振光源系统(1)、偏振分束器(2)、第一光电探测器(3)、第二光电探测器(4)、信号处理器(5)和可调保偏光纤熔接机(6)，
2.根据权利要求1所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述偏振光源系统(1)包括宽带光源(101)、单模光纤(102)、起偏器(103)和保偏光纤(104)，所述宽带光源(101)设在单模光纤(102)的一侧，所述单模光纤(102)通过起偏器(103)与保偏光纤(104)的一端连接，所述保偏光纤(104)的另一端与第一待对轴保偏光纤(701)的一端连接，所述宽带光源(101)发出的光经起偏器(103)之后产生线偏振光，通过保偏光纤(104)传递给第一待对轴保偏光纤(701)。
3.根据权利要求2所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述偏振光源系统(1)还包括保偏光纤连接头(105)，所述保偏光纤(104)的另一端通过保偏光纤连接头(105)与第一待对轴保偏光纤(701)的一端连接。
4.根据权利要求1所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述偏振分束器(2)具有一
5.根据权利要求1所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述信号处理器(5)包括信号放大电路，该信号放大电路用于放大第一光电探测器(3)和第二光电探测器(4)输出的电压信号，所述信号放大电路采用三极管电路结构形态或者是由信号放大芯片构成的集成电路。
6.根据权利要求1所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述可调保偏光纤熔接机(6)包括第一光纤夹具(601)、第二光纤夹具(602)、步进电机(603)、步进电机驱动器(604)、第一光纤夹具操作台(605)和第二光纤夹具操作台(606)，
7.一种根据权利要求1-6任一所述的保偏光纤对轴熔接方法，其特征在于：其具体步骤是：
8.根据权利要求7所述的保偏光纤对轴熔接方法，其特征在于：所述第二待对轴保偏光纤(702)中正交两束线偏振光的振动幅值A1和A2为：
...【技术特征摘要】
1.一种保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：包括偏振光源系统(1)、偏振分束器(2)、第一光电探测器(3)、第二光电探测器(4)、信号处理器(5)和可调保偏光纤熔接机(6)，
2.根据权利要求1所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述偏振光源系统(1)包括宽带光源(101)、单模光纤(102)、起偏器(103)和保偏光纤(104)，所述宽带光源(101)设在单模光纤(102)的一侧，所述单模光纤(102)通过起偏器(103)与保偏光纤(104)的一端连接，所述保偏光纤(104)的另一端与第一待对轴保偏光纤(701)的一端连接，所述宽带光源(101)发出的光经起偏器(103)之后产生线偏振光，通过保偏光纤(104)传递给第一待对轴保偏光纤(701)。
3.根据权利要求2所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述偏振光源系统(1)还包括保偏光纤连接头(105)，所述保偏光纤(104)的另一端通过保偏光纤连接头(105)与第一待对轴保偏光纤(701)的一端连接。
4.根据权利要求1所述的保偏光纤对轴熔接装置，其特征在于：所述偏振分束器(2)具有一个接入端口和两个接出端口，其中，两个接出端口分别为1号输出端和2号输出端，所述偏振分束器(2)的接...
【专利技术属性】
技术研发人员：达建朴，李磊，阎嫦玲，郝兆荣，刘亮，刘东超，赵森林，王强，张良，蒋斌，张广泰，吴继平，姚宁，
申请(专利权)人：常州博瑞电力自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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