多点光子多普勒测速光纤阵列耦合系统设计

发布时间：2022-01-09 11:06

　　设计了一种基于鱼眼镜头的高效率光纤阵列耦合系统,并将其应用于多点光子多普勒测速仪,可以在爆轰物理、冲击波物理和强激光等众多领域中开展多点测速。为满足大范围的空间光进行聚焦,设计了一款视场角为120°的大视场高分辨率低畸变的鱼眼镜头,再将光纤端面整体抛光8°角度进行阵列排布后与鱼眼镜头耦合,通过采用高精度机械零件及定心装调进行准确定位,使光纤阵列的中心与鱼眼镜头焦面重合,实现鱼眼镜头与光纤阵列的精密机械耦合。最后对所涉及的光纤机械耦合型鱼眼镜头组件的回波损耗进行了实际测量和讨论,经过验证该组件的37根光纤束每根的回波损耗大于55dB,符合设计指标要求。 

【文章来源】：光学技术. 2020,46(04)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

鱼眼镜头光学系统

为降低光纤耦合时的光能量损耗,经过鱼眼镜头聚焦后的光斑应小于光纤的纤芯直径8.2μm,且光束发散角与光纤的数值孔径相匹配。设计完成后的光学系统点列图如图2所示,各视场下的艾里(Airy)斑直径均小于8μm,即80%的汇聚能量集中在8μm之内。2.2 定心结构设计

定心结构指在加工时利用定心夹紧元件的自身运动消除定位不准确或尺寸偏差所带来影响的结构。针对本文所设计的鱼眼镜头光学系统,结构上同时设计出了一款机械定心结构,支撑镜片的位置,保证镜头光学系统同心度、偏心度和每片透镜的间隔都优于0.01mm。定心结构如图3所示。2.3 鱼眼镜头与光纤阵列的机械耦合

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚龙一号装置的强电磁干扰对PDV的影响研究[J]. 王贵林,张朝辉,孙奇志,杨雯捷,计策,丰树平.  强激光与粒子束. 2019(10)
[2]一种基于光子多普勒原理的高温振动测量方法探究[J]. 段小艳,张大治.  计测技术. 2019(03)
[3]船载鱼眼相机星光导航技术研究[J]. 张喆,翟京生,张亮,宋菲菲,陶雨琪.  海洋技术学报. 2018(05)
[4]一款可见光鱼眼镜头系统设计[J]. 侯国柱,吕丽军.  光学与光电技术. 2018(03)
[5]半导体激光器双波长光纤耦合模块的ZEMAX设计[J]. 刘翠翠,王翠鸾,王鑫,倪羽茜,吴霞,刘素平,马骁宇.  红外与激光工程. 2018(01)
[6]光子多普勒测速仪与压杆相结合的冲击波反射压力测试技术[J]. 杨军,李焰,张德志,史国凯,张敏,刘文祥,王昭,熊琛.  兵工学报. 2017(07)
[7]多点光子多普勒测速仪及其在爆轰物理领域的应用[J]. 李建中,王德田,刘俊,雷江波,田建华,刘寿先.  红外与激光工程. 2016(04)
[8]传像光纤束透过率测量方法研究[J]. 谷立山,陈晓苹.  电子测量与仪器学报. 2015(08)
[9]平稳环境下LMS算法优化分析及其FPGA实现[J]. 高金定.  压电与声光. 2013(03)

博士论文
[1]阵列激光合束系统关键技术研究[D]. 程雪.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019

硕士论文
[1]光子多普勒二维速度测量系统的研究[D]. 唐雯雯.北京交通大学 2016



本文编号：3578597