专利名称：用于测量光纤中自旋的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量光纤中自旋的方法，其通过用光照射光纤来形成干涉图。
术语“偏振模式离差”(PMD)是指经过光纤而传播的信号的离差，特别是所谓的单模纤维，结果是导致纤维中部的双折射。这种双折射通常是由纤维中的缺陷而引起的，例如所谓的其中心横截面的椭圆度或非圆度、不对称的横向应力等。在单模纤维中，光可以在两个正交模式(两个偏振方向)中传播。如果纤维中心具有前述的缺点，一个所说模式将比另一个模式更快地通过纤维传播。这将导致延迟的差值，其结果将出现离差。PMD值表示两个偏振方向之间延迟的差值。通常获得越高的PMD，纤维质量就越差。因此例如想要通过旋转纤维来提高PMD，其仍然是稍微可塑的，当从加热的预制坯拉伸它时，因此当它冷却时自旋变得“冻结”在纤维中。在纤维中所产生的应力就在所运送信号的正交偏振模式之间产生连续的模式耦合，因此抑制两个模式之间有效相位滞后的堆积，其因此就导致纤维PMD的有效减少。
在实际中，光纤的PMD在光纤中的一些位置上太高就变得明显。对该问题的分析显示在整个纤维长度上所测量的全部PMD可以真正满足所期望的低值需要，但是通过截短纤维的长度而形成的个别部分的PMD可能不再包括在所期望的规格中。根据于此，可以推断当增加光纤的长度时，较高PMD所导致的效果可以最终得到平衡。
制造具有低PMD的光纤的方法通常可以从现有技术知道，例如从美国专利No.5,298,047、欧洲专利申请No.0 795 521、欧洲专利申请No.0 744 636、国际专利申请No.WO 97/26221和国际专利申请No.WO 98/46536中知道，其中光纤都可以经受用于测量自旋的本方法。
此外，希望开发一种用于测量光纤自旋的方法，其可以在纤维生产期间使用。
根据本发明，介绍中所涉及的方法的特征在于，将导致连续改变干涉图的光纤的椭圆度用于确定光纤中的自旋。
由于光纤具有固有的小椭圆度或非圆度，当使用干涉测量的测量方法时，施加给光纤的旋转或自旋将导致直径的连续变化，其中用光连续照射待测纤维以便产生干涉图。光学技术包括在垂直于纤维运动方向的方向中对纤维照射，因此产生作为从纤维表面反射的光和从纤维体折射的光叠加的结果的干涉图。干涉图事实上是入射光的波长、和折射率值以及纤维中心和纤维覆层直径的函数。
根据本方法，最适合在与入射光束成48°～72°的角度测量干涉图的变化。
可以实时表示如下，实际上，在不需要复杂计算的情况下，如美国专利No.5,309,221号的情况中。通过使用可以在测量干涉图的变化的基础上而获得的该实时信息，可以确定纤维中的旋转或自旋量，即使在光纤的高速运动中。因此可以利用本发明在生产光纤时来测量光纤中的自旋。
关于本发明所使用的术语“自旋”涉及施加给光纤的旋转或扭转。所述术语在公开的本说明书的范围内是可以互换的。
尽管可以从上述美国专利No.5,309,221中已知基于干涉图测量透明纤丝直径的方法，但可以建立从该处已知的适合在光纤高速生产中使用的方法。其原因在于所探测的干涉图经历数学计算的次数，其结果是这种测量的响应时间相当长，使得其不适合于高速生产量。
它特别适合从熔化模式生产光纤期间测量干涉图，尤其是拉伸速度＞10m/s时。
由于商业拉伸塔在速度＞10m/s期间运行，因此当使用这种速度时，其需要获得与施加给纤维的旋转数相关的精确信息。如前所述，将自旋施加给光纤的装置用于在光纤中产生自旋。实际上，在这种装置中设置特定值，在光纤中为所期望的自旋而测量该值。由于拉伸过程经受很多的过程参数，例如炉温、炉中的气体速率、光纤的冷却率、导轮设置和类似的参数，光纤中的自旋度易于改变。根据本方法，因此可以涉及从装置运行是连续变化干涉图中所测量的自旋，该装置用于对光纤施加自旋。
用于对纤维施加自旋的装置更适宜布置在连续测量光纤干涉图的装置的顺流。因此可以直接测量“冻结”在光纤中的自旋，并且可以直接将任意修正传送到连续对纤维施加自旋的顺流装置。
它是一种特别适宜的方法，包括步骤i)在用于对光纤施加自旋的装置中设置设定值；ii)在光纤上进行干涉图测量；iii)在所测量的干涉图的基础上进行计算，测量值代表光纤中的自旋量，和iv)将i)中的设定值与iii)中的测量值进行比较，并且如果需要，调节设定值直至使光纤中的旋转量达到所期望的量。
用于对光纤施加自旋的装置特别适宜包括两对在绕两个不同旋转轴的相反方向中旋转的轮，在这些轮之间有光纤通过，其结果是将自旋施加给光纤。轮在基本上垂直于光纤的方向中相对于彼此而向后和向前移动，以便使纤维在轮表面之间交替向左和向右滚动。它特别适宜轮的向后-和-向前运动为统一的周期，因此可以实现PMD非常有效的减少。
附图
中所示的参考信号是通过在垂直于光纤运动方向的方向中用光照射光纤而获得的。由两对轮所组成的装置用作对光纤施加旋转的装置。从图中可知，干涉信号是周期性中断的，用距离A来表示该周期。该中断是由上述装置的轮倒转所引起的。x轴上所划分的是每分区的毫秒数。在其基础上，可以计算用于对光纤施加旋转的装置的轮倒转所需要的时间。附图还示意性表示了距离B，在距离B内表示了两个向下延伸的峰值。所说两个峰值代表光纤的整个旋转。因此光纤的旋转数可以在轮的一转中而计算出，可以从该图中计算出光纤的旋转数，其出现在依靠弹性变形从已加热到可塑温度的预制坯拉伸光纤的炉中。因此可以将该值与纤维中实际冻结的旋转数相比较。图中还表示了距离C，距离C还称做振幅，取决于预制坯覆层的非圆度或椭圆度。可以从图中依靠所测量的干涉信号来确定用于对光纤施加旋转的装置所产生的实际旋转数。仅仅将所说的所产生的旋转数冻结在光纤中。由于所产生的旋转数与冻结在光纤中的旋转数不同，所谓的有效恒量RC可以如下定义，其中所产生的旋转数*RC＝冻结在光纤中的旋转数依靠上面的公式，对于每个拉伸塔就容易获得关于用于对光纤施加自旋的装置的运行以及从连续变化的干涉图中所测量的自旋的反馈。
权利要求
1.一种用于测量光纤中自旋的方法，通过用光对光纤照射以便形成干涉图，其特征在于光纤的椭圆度，其将导致连续变化的干涉图，用于确定光纤中的自旋。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于干涉图包括的范围为48°到72°之间，通过在垂直于其运动方向的方向中用光照射光纤而获得该范围。
3.根据权利要求1到2所述的方法，其特征在于在从熔化预制坯中生产光纤的拉伸过程期间对干涉图进行测量，特别是在拉伸速度＞10m/s时。
4.根据权利要求1到3所述的方法，其特征在于从连续变化的干涉图中所测量的自旋与用于对光纤施加自旋的装置运行有关。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于用于对纤维施加自旋的装置布置在连续测量光纤干涉图的装置的顺流。
6.根据权利要求4到5所述的方法，其特征在于所说方法包括下面的步骤i)在用于对光纤施加自旋的装置中设置设定值；ii)在光纤上进行干涉图测量；iii)在所测量的干涉图的基础上进行计算，测量值代表光纤中的自旋量，和iv)将i)中的设定值与iii)中的测量值进行比较，并且如果需要，调节设定值直至使光纤中的自旋量达到所期望的量。
7.根据权利要求4到6所述的方法，其特征在于用于对光纤施加自旋的装置是包括两对在绕两个不同旋转轴的相反方向中旋转的轮的装置，在这些轮之间有光纤通过，其结果是将自旋施加给光纤，其中轮在基本上垂直于光纤的方向中相对于彼此而向后和向前移动，以便使纤维在轮表面之间交替向左和向右滚动。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量光纤中自旋的方法,通过用光对光纤照射以便形成干涉图,其特征在于光纤的椭圆度,其将导致连续变化的干涉图,用于确定光纤中的自旋。
文档编号C03B37/02GK1357757SQ0113382
公开日2002年7月10日 申请日期2001年11月10日 优先权日2000年11月10日
发明者M·格雷尼伍德, J·W·Q·奎里努斯 申请人:德拉卡纤维技术有限公司