技术交流

光纤预制棒折射率分布测量

2010/5/17

作者：陈国庆

光纤预制棒是光纤设计制造形成的最初产品，但它基本决定了成品光纤的特性和质量。所以如果能在这一阶段对其进行有关的测试，就可根据测试结果看是否符合设计要求，从而决定是否还需要进行下一步工序——拉丝。比如折射率分布测量就是其中一项最重要的测试。

光纤预制棒相对于光纤而言，由于其尺寸大的特点，折射率分布的测量方法具有独特性。一般采用对光纤预制棒侧向光束扫描的方法，中国电子科技集团公司第23研究所采用的美国NETTEST公司的P104 PREFORM ANALYZER就是基于该方法的测试系统。该方法的基本原理简述如下：

采用一细激光束对一根横（侧）向放置的光纤预制棒进行扫描，经过该光纤预制棒的光束由于其形状和折射率分布的原因而产生角度偏转，即所谓折射（类似透镜作用）。根据具体测试系统，折射角可表示为：

Φ=tan－1[（ D/F）tanθ]

式中D预制棒的径向位置）有关的因子，θ=ωnΔt（ω为周期性遮挡出射光束的斩波器角速度；n为斩波器遮挡出射光束的次数；Δt为光功率采集时间间隔。

可见折射角为Φ是预制棒的径向位置r的函数。该折射角函数经Abel变换（一种特殊函数的积分变换）后即为预制棒的折射率差径向分布函数，该变换的数学表达为：

Δn（r）=∫－R+RΦdy/(y2－r2)1/2

R为扫描有效范围（预制棒的半径），y为扫描光束所在的径向位置变量；r为预制棒的径向位置。

P104能测量5～80mm 直径的单模、多模各种类型光纤预制棒的折射率分布；扫描空间分辨率为5μm；折射率测量精度为±0.00020；芯/包层折射率差的测量重复性优于/等于0.00005。