专利名称：光纤连接器端面几何参数测量仪的制作方法
技术领域：
本发明与光纤连接器有关，涉及光纤连接器的端面几何参数测量仪及用于光纤连接器端面几何参数的测量方法。
背景技术：
光纤连接器是光通信、光纤传感器及其它光纤应用领域中应用最广的基础元件之一。光纤连接器的端面几何参数决定其插入损耗、回波损耗、重复性和互换性等技术性能。因此，在光纤连接器研磨生产、成品检测和装配使用过程中，对其端面几何参数的检测非常必要。光纤连接器端面几何参数主要有曲率半径、球面顶点偏心量、光纤高度和端面倾斜角，如图1所示。光纤1由环氧树脂层3粘结固定于插针体2中，光纤连接器的端面由光纤的端面与插针体的端面构成。4、6、7分别为光纤连接器端面的曲率半径、球面顶点偏心量和端面倾斜角。5a和5b均为光纤高度，其中5a表示光纤凹陷，光纤高度为负值；5b表示光纤突出，光纤高度为正值。
目前，对光纤连接器端面的检测通常是使用放大镜直接观察，这只能粗略地了解端面的光洁度、划痕等表面状况；或者使用干涉显微镜，根据干涉条纹来推测端面的表面形状及曲率半径，其精度低，误差大，而且无法给出球面顶点偏心量、光纤高度和端面倾斜角等关键技术指标。利用光学波面干涉测量技术获得光纤连接器端面形貌，通过分析形貌数据，可得到光纤连接器的所有端面几何参数。
在先技术[1](林敏，黄建军，李景镇，“光纤连接器端面干涉测试系统”，激光杂志，21(1)，2000，33-34)采用Michelson显微干涉仪结合4步步进式相位调制技术，得到被测光纤连接器端面的三维形貌数据，根据二维截面图、三维形貌图及干涉条纹图，求出端面几何参数。该测试系统的结构如图2所示。光源1发出的单色光由准直系统2扩束准直，经分光镜3分成两束。一束光通过显微物镜4后照射到光纤连接器5的端面上，其反射光由显微物镜4收集成像。另一束光通过显微物镜6后照射到平面反射镜7上，其反射光由显微物镜6收集成像作为参考信号，与光纤连接器5的端面像产生干涉。干涉图样经变焦系统8放大成像在CCD9上，再经模数转换器10后被计算机11采集。平面反射镜7粘结在压电陶瓷13上，计算机11通过控制驱动电路12来驱动压电陶瓷13伸缩，从而使平面反射镜7移动，实现参考光的相移。该测试系统的重复测量精度为曲率半径相对误差≤1％，球面顶点偏心量≤2μm，未提供光纤高度和端面倾斜角的测量精度。
在先技术[1]虽然实现了光纤连接器端面几何参数的测量，但是该技术存在的缺陷削弱了其测量精度。这表现在以下两个方面(1)光纤连接器端面几何参数中，球面顶点偏心量、光纤高度和端面倾斜角的计算都必须以光纤中心位置的确定为前提。该技术仅由被测光纤连接器端面的三维形貌数据来确定光纤中心的位置，这是不可靠的。理想的光纤连接器端面是一个由光纤端面与插针体端面构成的光滑连续球面，即是光纤高度为0，所以在光纤连接器研磨生产过程中，力求使光纤端面与插针体端面的高度差最小。因此，通常对端面采用整体研磨，使光纤端面与插针体端面形成平滑过渡。由于两者极少形成台阶状突变，仅从端面的三维形貌数据难以区分出光纤与插针体的相对位置，就难以精确确定光纤中心的位置，从而较难保证球面顶点偏心量、光纤高度和端面倾斜角的测量精度。
(2)该技术采用牛顿环测量端面的曲率半径，这就必须通过人工判读牛顿环条纹级数，精度不高，且需人工干预，不适用于仪器化的自动测量。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述在先技术中的不足，提供一种光纤连接器端面几何参数测量仪，该仪器应具有测量高精度和自动化的特点。
本发明的技术解决方案如下一种光纤连接器端面几何参数测量仪，它采用Twyman-Green干涉仪结构，其特征在于包括光源，沿该光源所发射光束前进方向上同光轴地依次置有准直扩束系统、分束器、遮光器和粘结在压电陶瓷上的参考平面反射镜，在穿过分束器的中心且垂直于光源发射光束的方向上，分束器的一端置有被测光纤连接器，一光学系统处于该分束器和光纤连接器之间，分束器的另一端置有透镜和光电探测器，该光电探测器经模数转换器连接到计算机，该计算机经驱动电路与所述压电陶瓷相连。
所述的光源为稳频的单纵模激光器，可以是半导体激光器、或固体激光器、或气体激光器。
所述的扩束准直系统是望远结构扩束准直系统，或光纤-透镜结构扩束准直系统，或棱镜-透镜结构扩束准直系统。
所述的分束器是斜面镀有分光膜，直角面镀有全透膜的分光棱镜，或一面镀有分光膜，另一面镀有全透膜的平行平板。
所述的光学系统是能将入射准直光按一定倍数缩束成较细准直光，并有一定成像放大能力的光学系统，如望远结构系统。
所述的光电探测器是二维阵列电荷耦合器件，或互补金属氧化物半导体探测器。
所述的驱动电路是能驱动压电陶瓷动作使平面反射镜运动，对参考光束进行相位调制的电路。所述的相位调制电路的相位调制形式可以是步进式相位调制、线性连续相位调制、或正弦相位调制形式。
所述的遮光器是光开关或光斩波器。
该仪器测量光纤连接器端面几何参数的步骤如下①计算机输出控制信号使参考光路中的遮光器不透光，不产生参考光，由光电探测器获得光纤连接器端面像，经模数转换器模数转换后送入计算机；②计算机输出控制信号使参考光路中的遮光器透光，产生参考光，被测光纤连接器端面反射的探测光束与参考光束产生干涉，并采用4步步进相位调制技术，在光电探测器上获得4幅干涉图像，经模数转换器模数转换后送入计算机；③对4幅干涉图像相位提取得到包裹相位图，采用基于新质量图的质量导引相位展开算法展开包裹相位图，获得光纤连接器端面的三维形貌z(x，y)；④根据所得的光纤连接器端面的三维形貌数据，利用最小二乘拟合算法，求得球心坐标和曲率半径；⑤对光纤连接器端面像进行Hough变换，确定光纤的中心位置；⑥由插针体的球心位置oc和光纤的中心位置o1o2(或o1o2′)求出球面顶点偏心量Δ；⑦由端面倾斜角的计算公式α＝arcsin(Δ/R)得到光纤连接器的端面倾斜角α；⑧求出光纤高度值H。
上述工作全由计算机控制并自动完成。
本发明的优点1、测量精度得到较大提高。
(1)相位展开技术在光纤连接器端面形貌的高精度测量中起着决定性的作用。在低噪声条件下，一般采用Goldstein等的分支阻断算法(R.M.Goldstein，H.A.Zebker，C.L Werner Satellite radar interferometrytwo-dimensional phase unwrapping[J].Radio Science，1988，23(4)713-720)可正确展开包裹相位，但在中度或高噪声情况下，由于这种算法固有的缺陷会导致相位展开的错误。而本发明提出的基于新质量图的质量导引相位展开新方法，先展开质量较高的点对应的相位，按质量高低依次展开包裹相位图，能避免误差的传递，即使出现不可避免的相位展开误差，也能被限制在最小的局部区域，在高噪声时仍能高精度地展开包裹相位。正是这种相位展开方法较好的鲁棒性保证了光纤连接器端面形貌的高精度测量。
(2)在先技术[1]难以精确确定光纤中心的位置，本发明在干涉仪参考光路中设置一遮光器，当使遮光器不透光时获得光纤连接器端面像，利用Hough变换圆检测算法可精确确定光纤的中心位置，光纤中心的定位精度在0.2像素宽度范围内，提高了球面顶点偏心量、光纤高度和端面倾斜角的测量精度。
(3)在先技术[1]用有限的几个干涉环测量端面的曲率半径，精度不高，而本发明在插针体球面上选取数百个乃至数千个点的坐标数据参与最小二乘拟合计算，曲率半径的测量精度较高。
具体实施例的实验测量结果表明，根据本发明所研制的光纤连接器端面几何参数测量仪，曲率半径的相对测量误差≤0.05％，球面顶点偏心量≤0.06μm。这表明曲率半径和球面顶点偏心量的测量精度分别是在先技术[1]中相应指标的20倍和33倍。
2、测量自动化。
在先技术[1]用牛顿环测量曲率半径时，需要通过人工判读牛顿环的条纹级数。而本发明的每个测量步骤都由计算机完成，不需要人工干预。本发明实现仪器化后，无需用户对测量过程分析判别，使用操作简便。
下面结合实施例和附图对本发明作详细说明。
图1为光纤连接器端面几何参数示意图。
图2为在先技术[1]光纤连接器端面干涉测试系统的结构示意3为本发明光纤连接器端面几何参数测量仪结构示意图。
图4为本发明的光纤连接器端面几何参数测量仪的测量流程图。
图5为本发明光纤连接器端面几何参数测量仪另一实施例的结构示意图。
具体实施例方式
先请参阅图3，图3为本发明光纤连接器端面几何参数测量仪结构示意图。由图可见，本发明光纤连接器端面几何参数测量仪采用Twyman-Green干涉仪结构，包括光源1，沿光源1的发射光束前进方向上同光轴地依次置有准直扩束系统2，分束器3，遮光器13，粘结在压电陶瓷12上的参考平面反射镜6。在穿过分束器3的中心且垂直于光源1发射光束的方向上，分束器3的一端置有被测光纤连接器5和光学系统4，另一端置有透镜7和光电探测器8。压电陶瓷12经驱动电路11与计算机10相连，光电探测器8经模数转换器9连接到计算机10。
上面所说的光源1指的是稳频的单纵模激光器，可以是半导体激光器，固体激光器或气体激光器。
所说的扩束准直系统2指的是能形成准直平行光的光学元器件，可以是望远结构扩束准直系统，或光纤-透镜结构扩束准直系统，或棱镜-透镜结构扩束准直系统。
所说的分束器3指的是能够将入射激光按一定分光比(透射率和反射率之比)分成两束光的分光元件。如斜面镀有分光膜，直角面镀有全透膜的分光棱镜，或一面镀有分光膜，另一面镀有全透膜的平行平板等。
所说的光学系统4指的是能将入射准直光按一定倍数缩束成较细准直光，并有一定成像放大能力的光学系统，如望远结构系统。
所说的平面反射镜6指的是具有一定反射率的光学平面平板。
所说的光电探测器8是能将光信号转换为电信号的二维探测器，如二维阵列电荷耦合器件(CCD)，或互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器。
所说的驱动电路11指的是能驱动压电陶瓷12动作使平面反射镜6运动，能对干涉信号进行一定形式的相位调制的电路。这些相位调制形式可以是步进式相位调制、线性连续相位调制或正弦相位调制等能实现准外差干涉计量的相位调制形式。
所说的遮光器13指的是能使一束光通过或被阻断的器件，如光开关或光斩波器等。
如图3所示，光源1发出的激光由扩束准直系统2形成准直光束，经分束器3分成两束。一反射束光，即探测光束经光学系统4后照射到光纤连接器5的端面上，其端面反射光再经光学系统4收集形成光纤连接器5的端面像光束。当遮光器13透光时，分束器3的另一透射束光照射到平面反射镜6上，其反射光作为参考光束，经分束器3反射与经分束器3透过的光纤连接器5的端面像光束产生干涉。干涉图样经透镜7放大成像在光电探测器8上，其输出信号经过模数转换器9后，送入计算机10进行数字图像处理。相位调制器由压电陶瓷12及其驱动电路11构成。平面反射镜6粘结在压电陶瓷12上，计算机10通过控制驱动电路11来驱动压电陶瓷12动作，从而使平面反射镜6在光轴方向上等间隔移动4步，每次步进使参考光移相π/2，实现干涉信号的相位调制，计算机10采集相应的4幅干涉图像。当遮光器13不透光时，分束器3的另一束光被阻断，无法产生参考光，此时光电探测器8上接收的是光纤连接器的端面像，计算机10获得的是相应的光纤连接器端面像的数字图像。
本发明的光纤连接器端面几何参数测量仪，在干涉仪参考光路中设置一遮光器13，当使遮光器13不透光时，不产生参考光，从而获得光纤连接器端面像，由此精确确定光纤中心的位置；当使遮光器13透光时，产生参考光，利用4步步进相位调制技术获得光纤连接器端面的三维形貌数据。通过高精度地获取光纤中心的位置和光纤连接器端面的三维形貌数据，可以高精度地测量光纤连接器的端面几何参数。
该测量仪的具体测量步骤为1.计算机10输出控制信号使干涉仪参考光路中的遮光器13不透光时，不产生参考光，光电探测器8获得光纤连接器端面像，经模数转换器9模数转换后送入计算机10。
2.计算机10输出控制信号使干涉仪参考光路中的遮光器13透光时，产生参考光，被测光纤连接器5端面反射的探测光束与参考光束产生干涉，采用4步步进相位调制技术，在光电探测器8上获得4幅干涉图像，经模数转换器9模数转换后送入计算机10。
3.步骤2获得的4幅干涉图像为Ii(t)＝I0(x，y){1+γ(x，y)cos[(x，y)+αi]}，i＝1，2，3，4 (1)式中I0(x，y)是背景光强，γ(x，y)是条纹对比度，(x，y)是待测端面各点对应的相位，αi是参考光的相移量，依次为0，π/2，π，3π/2。根据四幅干涉图的光强分布Ii，端面上各点对应的相位可以由下式求得， 由于反正切函数的限制，根据上式所得到的相位实际上是(x，y)对应的主值区间[-π，π)内的包裹相位φ(x，y)，它与实际相位(x，y)之间的对应关系为(x，y)＝2k(x，y)π+φ(x，y)， (3)其中k(x，y)为一未知的整数。必须通过相位展开，即确定k(x，y)，由包裹相位图φ(x，y)重建实际相位图(x，y)。
本发明采用一种基于新质量图的质量导引相位展开新方法对包裹相位图进行相位展开。质量图是用以衡量包裹相位图相位数据质量高低的一个二维阵列，质量较高的点对应的包裹相位有较高的可靠度，相位展开不易出错；而质量较低的点对应噪声或欠采样点，包裹相位的可靠度较低，容易导致相位展开错误。本发明所提出的新质量图可由包裹相位图数据直接获得，质量图中象素(m，n)对应的质量值定义为qm,n=Σi=m-l/2m+l/2Σj=n-l/2n+l/2(Δi,jx-Δm,nx‾)2+Σi=m-l/2m+l/2Σj=n-l/2n+l/2(Δi,jy-Δm,ny‾)2l×l]]>·(1-(Σi=m-l/2m+l/2Σj=n-l/2n+l/2cosφi,j)2+(Σi=m-l/2m+l/2Σj=n-l/2n+l/2sinφi,j)2l×l),---(4)]]>其中l是以(m，n)为中心的方形窗口的长度，Δi，jx和Δi，jy为包裹相位偏导数，两者可由以下公式计算得到Δi,jx=φi+1,j-φi,j---(5)]]>Δi,jy=φi,j+1-φi,j---(6)]]> 与 为在l×l窗口内包裹相位偏导数的均值。
以质量图中质量最高的点为起点，比较该点与其周围8点中每一点的相位值，若两者间的相位差大于π，通过把这一相邻点的相位减去2π，即令k(x，y)＝-1展开该相邻点的相位；若两者间的相位差小于-π，通过把这一相邻点的相位加上2π，即令k(x，y)＝1展开该相邻点的相位；若两者间相位差绝对值小于π，可令k(x，y)＝0展开该相邻点的相位。相邻8点相位展开后，把它们放入一个队列Q中，并按其对应的质量高低排序。取队列中质量最高的点作为种子点，如前所述展开与其相邻的8点，并把它们放入队列Q中并按质量高低对队列重新排序，然后取队列中质量最高的点作为新的种子点，展开其相邻的8点。如此反复，直至队列Q为空完成整个相位展开过程。这种新的相位展开方法先展开质量较高的点对应的相位，按质量高低依次展开包裹相位图，能够把质量较低，也即可靠度较低的点放在最后展开，避免了误差的传递。即使出现不可避免的相位展开误差，也能被限制在最小的局部区域。因此这种相位展开方法的鲁棒性好，在高噪声条件下仍能高精度地展开包裹相位图。
包裹相位图φ(x，y)经相位展开后得到实际相位图(x，y)，根据公式 可获得被测光纤连接器端面的三维形貌z(x，y)，其中λ为光源的波长。
4.根据所得的光纤连接器端面的三维形貌数据，在插针体球面上选取若干点，以插针体球心oc坐标xc，yc和zc曲率半径R作为代求参数，把每一点对应的坐标数据x，y和z代入球面公式，采用最小二乘拟合算法计算出插针体球心oc的坐标和曲率半径R。在利用最小二乘拟合算法时，一般可在插针体球面上选取数百个点的坐标数据参与拟合计算，球心坐标和曲率半径的测量精度高。
5.由于插针体与光纤的反射率不同，步骤1得到的光纤连接器端面像中光纤边缘轮廓清晰，利用计算机视觉算法中的Hough变换圆检测算法(Yuen S Y，Ma C H.An investigation of the nature ofparameterization for the Hough transform[J].Pattern Recognition，1997，30(6)1009-1040)精确求得光纤的中心。
Hough变换是寻找一种从区域边界(空间域)到参数空间的变换，用大多数边界点满足的对应的参数来描述这个区域的边界。对于区域边界由于噪声干扰或一个目标被另一个目标遮盖而引起的边界发生某些间断的情形，多数其它的计算机视觉算法失效，而Hough变换仍能可靠地实现识别和检测。
在图像平面(XOY平面)考察并确定一个圆周。令{(xi，yi)|i＝1，2，…，n}为图像中欲确定圆周上的点的集合，而(x，y)为集合中的一点，它在参数坐标系(a，b，r)中方程为(a-x)2+(b-y)2＝r2(8)显然该方程为三维锥面，对于图像中任意确定的一点均有参数空间的一个三维的锥面与之对应。对于圆周上的任何点的集合{(xi，yi)}，这些三维锥面构成锥面簇。若集合中的点在同一个圆周上，则这些圆锥簇相交于参数空间上某一点(a0，b0，r0)，这点恰好对应于图像平面的圆心坐标及圆的半径。
在参数空间(a，b，r)中，将r设为递增变量，每一步迭代都先固定r，在垂直于r的(a，b)平面上求对应于圆心为(xi，yi)的圆周各点，并将轨迹上的点在与此平面映象的一个三维累加数组A(a，b，r)上的相应点上累加。当全部(x，y)点变换完成后，对累加数组A(a，b，r)每个元素的值进行统计比较，有较大值的数组元素对应于圆或圆�。洳问�(a，b，r)可用作圆的拟合参数。有较小值的数组元素则舍弃。
本发明利用Hough变换圆检测算法求光纤的中心位置时，圆半径参数的递增步长为0.2个像素，所得到的圆心坐标可精确定位在0.2像素宽度范围内，因此光纤中心的定位精度为0.2像素宽度，保证了球面顶点偏心量、光纤高度和端面倾斜角的高测量精度。
6.由插针体的球心位置oc和光纤的中心位置o1o2(或o1o2′)求出球面顶点偏心量Δ，如图1中6所示；
7.由端面倾斜角的计算公式α＝arcsin(Δ/R) (9)得到光纤连接器的端面倾斜角α；8.由光纤的中心位置处的纤芯端点o2(或o2′)的Z坐标值和该点相应的最小二乘拟合球面上点o1的Z坐标值之差，获得光纤高度值H。
上述步骤均通过计算机自动完成，其流程图如图4所示。
本发明光纤连接器端面几何参数测量仪另一具体实施例结构如图5所示。光源1采用波长为632.8nm的He-Ne激光器。透镜2a、2b构成望远结构扩束准直系统。分束器3是针对632.8nm波长制作的激光分束棱镜，分束比为1∶1。透镜4a、4b构成望远结构型光学系统4，两者的焦距比为3。来自分束器3的一束光通过透镜4a、4b后变成较细的准直光，它照射在待测光纤连接器5的端面上。该端面反射光再经4a、4b收集，在分束器3与透镜7之间形成的光纤连接器5的端面像。遮光器13为一小电机驱动的旋转不透光档板，它有处于参考光路中和处于参考光路外两种状态。当使不透光档板13处于参考光路外时，分束器3的另一束光直接照射在平面度为λ/20的平面反射镜6上，平面反射镜6被粘结在压电陶瓷12上。平面反射镜6的反射光作为参考光，与光纤连接器5的端面像产生干涉。干涉图样经透镜7放大成像在像素为752×582的面阵CCD8上，其输出信号经过模数转换器9后，由计算机10采集。计算机10控制驱动电路11产生直流驱动电压，其纹波电压＜5mV；该驱动电压控制压电陶瓷12带动平面反射镜6等步长移动，实现参考光的等步长步进式相移。连续步进4次，计算机10采集相应的四幅干涉信号。当使不透光档板13处于参考光路中时，分束器3的另一束光被阻断，无法产生参考光，此时光电探测器8上接收的是光纤连接器端面像，计算机10采集的是光纤连接器端面像。
该测量仪在利用最小二乘拟合算法计算球心坐标和曲率半径时，在插针体球面上选取3600个点的坐标数据参与拟合计算。
采用这台光纤连接器端面几何参数测量仪，使用依据本发明编写的专用测量软件，可简便快捷地完成所有光纤连接器端面几何参数的测量。对一光纤连接器在该光纤连接器端面几何参数测量仪上测量20次，光纤连接器端面几何参数的测量结果为曲率半径为12.847mm，球面顶点偏心量为30.20μm，端面倾斜角为0.135°，光纤高度为-67.2nm。
根据本发明所研制的光纤连接器端面几何参数测量仪达到如下指标1)光纤连接器端面曲率半径的测量范围为3mm～+∞，重复测量精度小于0.05％；2)光纤连接器球面顶点偏心量的测量范围为0～150μm，重复测量精度小于0.06μm；3)光纤连接器端面倾斜角测量范围为0～12°，重复测量精度小于0.0004°；4)光纤连接器端面光纤高度测量范围为-300～300nm，重复测量精度小于5.5nm。
权利要求
1.一种光纤连接器端面几何参数测量仪，它采用Twyman-Green干涉仪结构，其特征在于包括光源(1)，沿该光源(1)所发射光束前进方向上同光轴地依次置有准直扩束系统(2)、分束器(3)、遮光器(13)和粘结在压电陶瓷(12)上的参考平面反射镜(6)，在穿过分束器(3)的中心且垂直于光源(1)发射光束的方向上，分束器(3)的一端置有被测光纤连接器(5)，一光学系统(4)处于分束器(3)和光纤连接器(5)之间，分束器(3)的另一端置有透镜(7)和光电探测器(8)，该光电探测器(8)经模数转换器(9)连接到计算机(10)，该计算机(10)经驱动电路(11)与所述压电陶瓷(12)相连。
2.根据权利要求1所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的光源(1)为稳频的单纵模激光器，可以是半导体激光器、或固体激光器、或气体激光器。
3.根据权利要求2所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的扩束准直系统(2)是望远结构扩束准直系统，或光纤-透镜结构扩束准直系统，或棱镜-透镜结构扩束准直系统。
4.根据权利要求3所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的分束器(3)是斜面镀有分光膜，直角面镀有全透膜的分光棱镜，或一面镀有分光膜，另一面镀有全透膜的平行平板。
5.根据权利要求4所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的光学系统(4)是能将入射准直光按一定倍数缩束成较细准直光，并有一定成像放大能力的光学系统，如望远结构系统。
6.根据权利要求5所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的光电探测器(8)是二维阵列电荷耦合器件，或互补金属氧化物半导体探测器。
7.根据权利要求6所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的驱动电路(11)是能驱动压电陶瓷(12)动作使平面反射镜(6)运动，对参考光束进行相位调制的电路。
8.根据权利要求7所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的相位调制电路的相位调制形式可以是步进式相位调制、线性连续相位调制、或正弦相位调制形式。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于所述的遮光器(13)是光开关或光斩波器。
10.根据权利要求1所述的光纤连接器端面几何参数测量仪，其特征在于该仪器测量光纤连接器端面几何参数的步骤如下①计算机(10)输出控制信号使参考光路中的遮光器(13)不透光，不产生参考光，光电探测器(8)获得光纤连接器端面像，经模数转换器(9)模数转换后送入计算机(10)；②计算机(10)输出控制信号使参考光路中的遮光器(13)透光，产生参考光，被测光纤连接器(5)端面反射的探测光束与参考光束产生干涉，并采用4步步进相位调制技术，在光电探测器(8)上获得4幅干涉图像，经模数转换器(9)模数转换后送入计算机(10)；③计算机(10)对4幅干涉图像相位提取得到包裹相位图，采用基于新质量图的质量导引相位展开算法展开包裹相位图，获得光纤连接器端面的三维形貌z(x，y)；④根据所得的光纤连接器端面的三维形貌数据，利用最小二乘拟合算法，求得球心坐标和曲率半径；⑤对光纤连接器端面像进行Hough变换，确定光纤的中心位置；⑥求出球面顶点偏心量Δ；⑦由端面倾斜角的计算公式α＝arcsin(Δ/R)得到光纤连接器的端面倾斜角α；⑧求出光纤高度值H。
全文摘要
一种光纤连接器端面几何参数测量仪，它采用Twyman－Green干涉仪结构，其特征在于包括光源，沿该光源所发射光束前进方向上同光轴地依次置有准直扩束系统、分束器、遮光器和粘结在压电陶瓷上的参考平面反射镜，在穿过分束器的中心且垂直于光源发射光束的方向上，分束器的一端置有被测光纤连接器，一光学系统处于该分束器和光纤连接器之间，分束器的另一端置有透镜和光电探测器，该光电探测器经模数转换器连接到计算机，该计算机经驱动电路与所述压电陶瓷相连。该仪器应具有测量高精度和自动化的特点。
文档编号G01M99/00GK1584533SQ20041002487
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月2日 优先权日2004年6月2日
发明者路元刚, 王向朝, 钟向红 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所
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