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    重庆时时彩组三形态: 光纤弯曲消模装置、方法.pdf

    关 键 词:
    光纤 弯曲 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201710075206.4

    申请日:

    2017.02.10

    公开号:

    CN106772550A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01T 7/00申请日:20170210|||公开
    IPC分类号: G01T7/00; G01T3/06 主分类号: G01T7/00
    申请人: 东莞理工学院
    发明人: 李仪; 滕海云; 孙志嘉; 唐斌; 杨雷; 陈平平; 王艳凤; 许虹
    地址: 523808 广东省东莞市松山湖科技产业园区大学路1号
    优先权:
    专利代理机构: 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人: 张艳美;龙莉苹
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710075206.4

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2019.02.22|||2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种光纤弯曲消模装置和方法,通过内盘绕模具和外盘饶模具使用双曲率盘绕的方法盘绕多模光纤,使得多模光纤形成缠绕于内盘绕模具上的小半径盘绕部分和缠绕于外盘绕模具的大半径盘绕部分,本发明以多模光纤作为传输介质,按照两种不同的半径对其进行预先盘绕,先使用小半径盘绕部分将耦合进入光纤的高次模成分进行有效衰减,再使用大半径盘绕部分消除上一环节可能激发的弯曲传输模,实现多模光纤对高次模的抑制,输出的光强趋于稳定,并使得消模后的光信号在光纤移动过程中输出的光功率始终保持一致,使得在测量闪烁体位敏核探测器时不需要额外的其他探测器辅助测量位置等参照信息。

    权利要求书

    1.一种光纤弯曲消模装置,其特征在于:包括环形的内盘绕模具、以一定间距环绕于所
    述内盘绕模具上的外盘绕模具和多模光纤,所述外盘绕模具上开设有通孔,所述多模光纤
    缠绕于所述内盘绕模具后穿过所述通孔缠绕于所述外盘绕模具上,以使所述多模光纤形成
    缠绕于所述内盘绕模具上的小半径盘绕部分和缠绕于所述外盘绕模具的大半径盘绕部分。
    2.如权利要求1所述的光纤弯曲消模装置,其特征在于:还包括设于所述内盘绕模具内
    的中心圆柱和固定所述中心圆柱、内盘绕模具和外盘绕模具的底座。
    3.如权利要求1所述的光纤弯曲消模装置,其特征在于:还包括形成于所述外盘绕模具
    外侧的多个光纤固定条。
    4.如权利要求1所述的光纤弯曲消模装置,其特征在于:所述多模光纤的一端接一光学
    ???,另一端接一准直器,所述光学??榻庑藕沤兴ゼ?、偏振、扩束处理后输送至所述
    多模光纤,所述多模光纤将光信号消模处理后输送至所述光纤准直器,所述光纤准直器将
    所述光信号进行准直处理后输出。
    5.一种光纤弯曲消模方法,其特征在于:包括以下步骤:将一多模光纤分为相连的前半
    部分和后半部分,将所述多模光纤的前半部分弯曲缠绕形成一环形的第一盘绕部分,将所
    述多模光纤的前半部分弯曲缠绕形成一环形的第二盘绕部分,所述第二盘绕部分的半径大
    于所述第一盘绕部分的半径,以使所述第二盘绕部分为大半径盘绕部分,所述第一盘绕部
    分为小半径盘绕部分,光信号耦合进所述多模光纤后依次经过所述小半径盘绕部分和大半
    径盘绕部分进行消模处理。
    6.如权利要求5所述的光纤弯曲消模方法,其特征在于:将所述光信号进行弯曲消模的
    具体步骤为:光信号耦合进所述多模光纤后,经所述小半径盘绕部分衰减所述光信号中的
    高次模成分并激发弯曲传输模后输送至大半径盘绕部分,在经过所述大半径盘绕部分过滤
    所述弯曲传输模以形成弯曲消模后的光信号。
    7.如权利要求5所述的光纤弯曲消模方法,其特征在于:对消模处理前的光信号还进行
    衰减、偏振、扩束处理,还对消模处理后的光信号进行准直处理。
    8.如权利要求5所述的光纤弯曲消模方法,其特征在于:所述第二盘绕部分以一定间距
    环绕于所述第一盘绕部分外。

    说明书

    光纤弯曲消模装置、方法

    技术领域

    本发明属于核物理探测领域。本发明为中子闪烁体位敏探测器标定系统中光学传
    输的光纤消模装置,特别是涉及对输出强度要求稳定的场景,可以让激光光源在多模光纤
    传输过程中,其大部分高次模的成分得到足够的衰减,确保光纤在移动过程中输出的光功
    率稳定。

    背景技术

    大面积成像型闪烁体中子探测器尽管种类繁多,但基本原理均为类似,通过荧光
    激发和光电转换实现对粒子的探测。中子闪烁体位敏探测器主要有闪烁屏、波移光纤、光电
    倍增管等组成,参杂物质的闪烁体吸收波长接近405,中子与闪烁体产生核反应,反应产生
    的和粒子在ZnS闪烁体中激发光电效应,产生的光子会在闪烁体介质层中部分出射并进入
    夹层中的波移光纤,随后转换为较长波长的光子,由光纤传输到多阳极光电倍增管的某个
    通道,光子经光电转换后产生电脉冲信号并获得放大增益,各个读出通道上的响应信号最
    终由数据获取系统记录,给出中子事例的位置和时间等信息,完成中子的探测。

    针对闪烁体探测器的原理,标定平台采用光电检测的方式,实现荧光的激发替换。
    具体则以激光或LED等可调制器件作为光源,经过一系列调节后,由光纤馈送到准直器件,
    最终投射到待测的光纤阵列或光电倍增管入射窗。标定过程中需要对输出的信号幅度进行
    归一化对比,要求输入的光强必须是经过量化监测并且稳定的。

    该装置用于模拟光源的恒定输出,进而测试闪烁体探测器的光纤阵列和光电倍增
    管增益。按照光纤传输理论,每种传输模式对应一个衰减半径,小于此半径的曲率下衰减系
    数将迅速增大。鉴于多模光纤中各个传输模式的映射比例难以确定,多模光纤在各种弯曲
    半径下的整体衰减往往是非线性的。对于稳定性要求较高的场合,通?;嵊τ玫ツ9庀?,并
    给出最小弯转半径的限制来保障模拟信号的传输。

    单模光纤的内径限制在传输波长的范围,不但制造困难成本高,而且不利于传输
    功率,并且对光源也有匹配的限制。一旦为了传输更高功率扩大内芯径,或者在不同的测量
    场合下更换传输光源,波长发生变化,就会导致高次模的引入,破坏原有的稳定保障。另外,
    在某些特别的弯曲半径上,还存在独特的传输模,对应模式的衰减系数会急剧减小。上述两
    种来源导致了单模光纤传输模拟信号的局限,也是多模光纤无法保证恒量模拟信号稳定长
    距离传输的缘由。

    再者,为了对光电倍增管各个通道进行标定,需将输出光纤固定在机械平台上,对
    整个波移光纤平面进行扫描,这样在扫描运动过程中,造成光纤弯曲,导致不同位置光输出
    功率不一致,失去标定的意义。故在测量闪烁体位敏核探测器时往往需要额外的其他探测
    器辅助测量位置等参照信息。

    故急需一种可解决上述问题的光纤消模方法及装置。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种光纤弯曲消模装置及方法,以多模光纤作为传输介质,
    按照两种不同的半径对其进行预先盘绕,使用小半径盘绕部分将耦合进入光纤的高次模成
    分进行有效的衰减,过滤出对大半径弯曲不敏感的低次模,使用另一个较大半径的大半径
    盘绕部分消除上一环节可能激发的弯曲传输模。两者配合下,最终实现多模光纤对高次模
    的抑制和稳定输出,并使得在不同位置光输出功率始终保持一致。

    为了实现上有目的,本发明公开了一种光纤弯曲消模装置,包括环形的内盘绕模
    具、以一定间距环绕于所述内盘绕模具上的外盘绕模具和多模光纤,所述外盘绕模具上开
    设有通孔,所述多模光纤缠绕于所述内盘绕模具后穿过所述通孔缠绕于所述外盘绕模具
    上,以使所述多模光纤形成缠绕于所述内盘绕模具上的小半径盘绕部分和缠绕于所述外盘
    绕模具的大半径盘绕部分。

    与现有技术相比,本发明使用双曲率盘绕的方法,以多模光纤作为传输介质,按照
    两种不同的半径对其进行预先盘绕。由于高次模的衰减半径大于基模,小半径盘绕部分可
    以提前将耦合进入光纤的高次模成分进行有效的衰减,过滤出对大半径弯曲不敏感的低次
    模。另一个较大半径的大半径盘绕部分消除上一环节可能激发的弯曲传输模。两者配合下,
    最终实现多模光纤对高次模的抑制和稳定输出。再者,本发明使得经过消模处理后的光信
    号,光纤随机械平台对整个波移光纤平面扫描过程中,即使在不同位置造成光纤弯曲,光输
    出功率始终保持一致,使得在测量闪烁体位敏核探测器时不需要额外的其他探测器辅助测
    量位置等参照信息。

    较佳地,所述光纤弯曲消模装置还包括设于所述内盘绕模具内的中心圆柱和固定
    所述中心圆柱、内盘绕模具和外盘绕模具的底座。

    较佳地,所述光纤弯曲消模装置还包括形成于所述外盘绕模具外侧的多个光纤固
    定条。

    较佳地,所述多模光纤的一端接一光学???,另一端接一准直器,所述光学??榻?br />光信号进行衰减、偏振、扩束处理后输送至所述多模光纤,所述多模光纤将光信号消模处理
    后输送至所述光纤准直器,所述光纤准直器将所述光信号进行准直处理后输出。光信号由
    脉冲激光器提供,由于实际中子探测时,闪烁体俘获的光子数只有8000到12000之间,功率
    很低,所以激光器的输出功率必须经过衰减、偏振、扩束、准直等处理,将激光功率衰减大约
    4个数量级并准确定位在期望照射位置上。

    其中,所述光纤弯曲消模装置可用于中子闪烁体位敏探测器标定系统用的光纤传
    输。

    附图说明

    图1是本发明所述光纤弯曲消模装置的结构示意图。

    图2是本发明所述光纤弯曲消模装置另一角度的结构示意图。

    图3是本发明所述中光纤弯曲消模装置另一实施例的结构示意图。

    具体实施方式

    为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式
    并配合附图详予说明。

    参考图1和图2,本发明公开了一种光纤弯曲消模装置100,包括环形的内盘绕模具
    11、以一定间距环绕于所述内盘绕模具11上的外盘绕模具12和多模光纤15,所述外盘绕模
    具12上开设有通孔13,所述多模光纤15一部分缠绕于所述内盘绕模具11后另一部分穿过所
    述通孔13缠绕于所述外盘绕模具12上,以使所述多模光纤15形成缠绕于所述内盘绕模具11
    上的小半径盘绕部分和缠绕于所述外盘绕模具12的大半径盘绕部分。其中,由于光纤的纤
    芯直径很小,激光光束的光强分布在小尺度范围内存在精细起伏,外界震动引起的轻微摇
    晃很可能会引起馈送到光纤中的光成分不稳定,本实施例中采用芯径/外径为62.5μm/125μ
    m的多模光纤。由于高次模的衰减半径大于基模,小半径盘绕部分可以提前将耦合进入光纤
    的高次模成分进行有效的衰减,过滤出对大半径弯曲不敏感的低次模。另一个大半径盘绕
    部分消除上一环节可能激发的弯曲传输模。两者配合下,最终实现多模光纤15对高次模的
    抑制和稳定输出。多模光纤15经过盘绕后,较高次模衰减殆尽,输出的光强趋于稳定,无论
    后续如何放置多模光纤外段部分,输出光强几乎没有变化。

    其中,本具体实施方式中内盘绕模具11直径为82.5mm,多模光纤15盘绕7圈;外盘
    绕模具12直径为97.5mm,多模光纤15盘绕6圈。

    继续参考图1和图2,所述多模光纤弯曲消模装置100还包括设于所述内盘绕模具
    11内的中心圆柱10和固定所述中心圆柱10、内盘绕模具11和外盘绕模具12的底座17。

    参考图1,所述光纤弯曲消模装置100还包括形成于所述外盘绕模具12外侧的多个
    光纤固定条14。

    参考图3,所述多模光纤15的一端接一光学???8,另一端接一准直器16,所述光
    学???8将光信号进行衰减、偏振、扩束处理后输送至所述多模光纤15,所述多模光纤15将
    光信号消模处理后输送至所述光纤准直器16,所述光纤准直器16将所述光信号进行准直处
    理后输出。由于实际中子探测时,闪烁体俘获的光子数只有8000到12000之间,功率很低,所
    以激光器的输出功率必须经过衰减、偏振、扩束、准直等处理,将激光功率衰减大约4个数量
    级并准确定位在期望照射位置上。

    综上,本发明将一多模光纤15分为相连的前半部分和后半部分,将所述多模光纤
    15的前半部分弯曲缠绕形成一环形的第一盘绕部分,将所述多模光纤15的后半部分弯曲缠
    绕形成一环形的第二盘绕部分,所述第二盘绕部分的半径大于所述第一盘绕部分的半径,
    以使所述第二盘绕部分为大半径盘绕部分,所述第一盘绕部分为小半径盘绕部分,光信号
    耦合进所述多模光纤15后依次经过所述小半径盘绕部分和大半径盘绕部分进行消模处理。

    其中,将所述光信号进行弯曲消模的具体步骤为:光信号耦合进所述多模光纤15
    后,经所述小半径盘绕部分衰减所述光信号中的高次模成分并激发弯曲传输模后输送至大
    半径盘绕部分,在经过所述大半径盘绕部分过滤所述弯曲传输模以形成弯曲消模后的光信
    号。

    其中,将所述光信号耦合进所述多模光纤15之前还包括,对激光器输出的光信号
    进行衰减、偏振、扩束。将所述光信号经过所述多模光纤15消模处理后还对光信号进行准直
    处理。

    较佳者,所述第二盘绕部分以一定间距弯曲环绕于所述第一盘绕部分外。

    本发明所述光纤弯曲消模装置配合光学??槟芎芎玫氐髦瞥銮慷群鲜什饬康墓?br />信号输出,并且能扩展实现诸如用于标定光电倍增管能量刻度的单光子输出的各种触发模
    式,无论是在大批量生产还是小型研发测试中都有灵活的适应性和广泛的应用前景。

    以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利
    范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

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    本文标题:光纤弯曲消模装置、方法.pdf
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