CN102818536B - 检测光纤形状和中心的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤耦合镜头，包括外套、至少四组镜组、独立平板玻璃，独立平板玻璃设置在所述外套的前部并且位于前镜组的外侧。还公开了一种检测光纤形状和中心的方法，首先使用光纤耦合镜头捕捉光纤光线能量，使捕捉到的光线能量通过光纤耦合镜头后形成球差；其次通过图像分析仪对具有球差的光线能量进行分析，以判断光纤的形状和中心。本发明本光纤耦合镜头具有独立平板玻璃，可使镜头形成一定的球差，使能量分布在通过镜头后发生了改变从而使捕捉到的光纤能量形成可方便观察、判断的图像；本发明检测光纤形状和中心的方法通过使穿过光纤耦合镜头的光线能量想成球差，使能量分布在通过镜头后发生了改变，从而形成可方便观察和判断的图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤耦合装置以及一种光线检测方法，尤其涉及一种检测光纤形状和中心的方法。
背景技术
随着科技的发展进步，光纤作为传输媒介以及传感元件而被大量地使用。各种各样的光纤出现于不同的应用场合。因此对于光纤的检测也越来越被人们所重视。在任何光纤系统的应用过程中，都必须考虑的一个重要问题是光纤之间的低损耗连接方法，以确保光纤纤芯中的光功率能够有效地通过连接处耦合到另外一根光纤的纤芯中去。机械对准误差是两根光纤进行连接时产生的主要问题。由于多模光纤的纤芯直径通常只有50～100μm，如此之细的光纤之间如果存在机械对准误差则必将产生光功率的连接耦合损耗。实际运用中，一般存在轴向对准误差，如图1所示；径向对准误差，如图2所示；角度对准误差，如图3所示。在实际运用中，如何提高光纤耦合度，成为光纤熔接机等光纤系统产品的重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种检测光纤形状和中心的方法。所述检测光纤形状和中心的方法通过形成球差，能够形成方便观察和判断的图像，方便实现对光纤耦合匹配程度的检测。
本发明针对上述现有技术的不足，还提供了一种带有球差，从而使镜头捕捉到的光纤纤芯能量形成可方便观察和判断的图像的光纤耦合镜头。本光纤耦合镜头还具有中心调节功能、可以准确的捕捉光纤的纤芯、方便实现对光纤耦合匹配程度。
针对检测光纤形状和中心的方法，本发明采取的技术方案为：一种检测光纤形状和中心的方法，其特征在于包括以下步骤：
首先，使用光纤耦合镜头捕捉光纤光线能量，使捕捉到的光线能量通过光纤耦合镜头后形成球差，所述光纤耦合镜头包括外套和设置在外套内的至少四组镜组，其中两个镜组分别设置在外套的前部和后部，为前镜组和后镜组；每组镜组的径向周面与外套之间均设有用于定位镜组的定位组件；
其次，通过图像分析仪对具有球差的光线能量进行分析，以判断光纤的形状和中心；
通过在光纤耦合镜头的上安装用于补偿透镜相差的独立平板玻璃的方法来使光线能量穿过光纤耦合镜头后形成球差，所述独立平板玻璃设置在所述外套的前部并且位于前镜组的外侧。
作为本发明检测光纤形状和中心的方法进一步改进的技术方案，通过改变镜组中透镜的中心厚度方法形成球差。
作为本发明检测光纤形状和中心的方法进一步改进的技术方案，通过改变镜组之间空气层厚度的方法形成球差。
针对光纤耦合镜头，本发明采取的技术方案为：一种光纤耦合镜头，包括外套和设置在外套内的至少四组镜组，其中两个镜组分别设置在外套的前部和后部，为前镜组和后镜组；每组镜组的径向周面与外套之间均设有用于定位镜组的定位组件；其特征在于：还包括用于补偿透镜相差的独立平板玻璃，独立平板玻璃设置在所述外套的前部并且位于前镜组的外侧。本光纤耦合镜头具有独立平板玻璃，可使镜头形成一定的球差，正球差和负球差均可，从而使捕捉到的光纤能量形成可方便观察、判断的图像。
作为本发明光纤耦合镜头进一步改进的技术方案，所述外套的后部设有压圈，所述压圈的内径小于后镜组的直径。压圈用于固定和定位后镜组。
作为本发明光纤耦合镜头进一步改进的技术方案，还包括至少一个定位组件外面设有四个用于于调节镜组中心的支紧螺钉，所述支紧螺钉与外套之间为螺纹连接，并且所述支紧螺钉穿过外套，每个支紧螺钉的下端正好位于一个定位组件的外侧，旋转支紧螺钉时，支紧螺钉的前端能够顶住定位组件；所述四个支紧螺钉均匀分布在外套的同一个轴向圆周面上。旋转支紧螺钉，支紧螺钉相对外套做直线进出运动，当旋紧支紧螺钉时，支紧螺钉前端顶压定位组件，这样通过支紧螺钉就能调节镜组，使个镜组在轴向、径向上对准，也减小甚至避免角度误差。
作为本发明光纤耦合镜头进一步改进的技术方案，所述镜组为四组，其中与中间的两组镜组所对应的定位组件外面各设有四个支紧螺钉。
作为本发明光纤耦合镜头进一步改进的技术方案，还包括装饰圈，所述装饰圈通过螺纹设置在外套外表面，旋转装饰圈，能使装饰圈相对外套轴向做直线往复运动。
本发明本光纤耦合镜头具有独立平板玻璃，可使镜头形成一定的球差，使能量分布在通过镜头后发生了改变从而使捕捉到的光纤能量形成可方便观察、判断的图像；本光纤耦合镜头通过支紧螺钉就能调节镜组，使各镜组在轴向、径向上对准，也减小甚至避免角度误差。本发明检测光纤形状和中心的方法通过使穿过光纤耦合镜头的光线能量形成球差，使能量分布在通过镜头后发生了改变，从而形成可方便观察和判断的图像。总之，本发明可方便观察和判断图像，还具有中心调节功能、可以准确的捕捉光纤的纤芯，判断光纤的形状及中心，从而方便实现对光纤耦合匹配程度的检测。
附图说明
图1为单根光纤连接时产生的轴向对准误差示意图。
图2为单根光纤连接时产生的径向对准误差示意图。
图3为单根光纤连接时产生的角度对准误差示意图。
图4为没形成球差时的共轭像面的图像。
图5为没形成球差时的球差曲线图和球差数值表。
图6为实施例1中使用平板玻璃后实际相面的图像。
图7为实施例1中使用平板玻璃后的球差图形和球差数值表。
图8为实施例2中改变透镜中心厚度后的球差图形和球差数值表。
图9为实施例3中改变镜组之间空气层厚度后的球差图形和球差数值表。
图10为实施例4中的光纤耦合镜头结构示意图。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
本检测光纤形状和中心的方法，包括以下步骤：
首先，使用光纤耦合镜头捕捉光纤光线能量，使捕捉到的光线能量通过光纤耦合镜头后形成球差，所述光纤耦合镜头包括外套1和设置在外套1内的至少四组镜组2，其中两个镜组2分别设置在外套1的前部和后部，为前镜组2-1和后镜组2-2；每组镜组2的径向周面与外套1之间均设有用于定位镜组2的定位组件3，其中，通过在光纤耦合镜头的上安装用于补偿透镜相差的独立平板玻璃4的方法来使光线能量穿过钢线耦合镜头后形成球差，所述独立平板玻璃4设置在所述外套1的前部并且位于前镜组2-1的外侧；所述平板玻璃的厚度为1mm，平板玻璃的材料是H-K9L；从而使球差曲线发生了变化，球差的数值也随之改变；如图7所示的球差曲线，就是实际调校镜头时所需要的球差曲线，每个镜头按照下图的参数生产出来，就是符合要求的带有球差的光纤镜头；所述光纤耦合镜头具有独立平板玻璃，可使镜头形成一定的球差，从而使捕捉到的光纤能量形成可方便观察、判断的图像。通过改变平板玻璃的厚度，可以达到改变相差的作用。相差通常导致的结果是使理想的点像成为斑像，从另一个角度说是能量分散不集中于一点。所以可以通过保留一定的相差来分散像面中央的能量。如图4所示，不采用平板玻璃的共轭像面的图像显示其能量较为集中，不适合观察、判断，而采用合适厚度的平板玻璃后的共轭像面的图像已经产生了变化，如图6所示，其能量分布情况可形成可方便观察、判断的图像。
其次，通过图像分析仪对具有球差的光线能量进行分析，以判断光纤的形状和中心。本实施例中通过一个软件来对光纤能量进行分析，形成的图像展示在电脑屏幕上，虽然光纤出来的光并不改变，但是使能量分布在通过光纤耦合镜头后形成球差，从而发生了改变，没形成球差时的球差曲线图和球差数值表如图5所示，使用平板玻璃后的球差图形和球差数值表如图7所示；分析时，如图6所示的使用平板玻璃后实际相面的图像，软件分析出来的能量有三个波峰，一个主峰，两个次峰，通过次峰同主峰对称等信息，来判断光纤的形状及中心。
实施例2
本检测光纤形状和中心的方法，包括以下步骤：
首先，使用光纤耦合镜头捕捉光纤光线能量，使捕捉到的光线能量通过光纤耦合镜头后形成球差，所述光纤耦合镜头包括外套1和设置在外套1内的至少四组镜组2，每个镜组2的镜片中心厚度为2mm，其中两个镜组2分别设置在外套1的前部和后部，为前镜组2-1和后镜组2-2，前镜组2-1和后镜组2-2之间为第一中镜组2-3和第二中镜组2-4；每组镜组2的径向周面与外套1之间均设有用于定位镜组2的定位组件3；其中，通过改变镜组2中透镜的中心厚度的方法形成球差，即将前镜组2-1的镜片中心厚度增加0.98mm；其余各技术参数都不改变，可以调出所需要的光纤镜头。如图8所示的球差曲线，就是实际调校镜头时所需要的球差曲线。
其次，通过图像分析仪对具有球差的光线能量进行分析，以判断光纤的形状和中心。分析过程同实施例1，不再详述。
实施例3
本检测光纤形状和中心的方法，包括以下步骤：
首先，使用光纤耦合镜头捕捉光纤光线能量，使捕捉到的光线能量通过光纤耦合镜头后形成球差，所述光纤耦合镜头包括外套1和设置在外套1内的至少四组镜组2，其中两个镜组2分别设置在外套1的前部和后部，为前镜组2-1和后镜组2-2，前镜组2-1和后镜组2-2之间为第一中镜组2-3和第二中镜组2-4；每组镜组2的径向周面与外套1之间均设有用于定位镜组2的定位组件3；其中，通过改变镜组2之间空气层厚度的方法形成球差；将前镜组2-1和第一中镜组2-3之间空气层厚度由原来的9.702mm增加为9.955mm，其余各技术参数都不改变，可以调出所需要的光纤镜头。如图9所示的球差曲线，就是实际调校镜头时所需要的球差曲线。
其次，通过图像分析仪对具有球差的光线能量进行分析，以判断光纤的形状和中心。分析过程同实施例1，不再详述。
实施例4
参见图10，本光纤耦合镜头，包括外套1和设置在外套1内的至少四组镜组2，其中两个镜组2分别设置在外套1的前部和后部，为前镜组2-1和后镜组2-2；每组镜组2的径向周面与外套1之间均设有用于定位镜组2的定位组件3；还包括用于补偿透镜相差的独立平板玻璃4，独立平板玻璃4设置在所述外套1的前部并且位于前镜组2-1的外侧。本光纤耦合镜头具有独立平板玻璃，可使镜头形成一定的球差，从而使捕捉到的光纤能量形成可方便观察、判断的图像。通过改变平板玻璃的厚度，可以达到改变相差的作用。相差通常导致的结果是使理想的点像成为斑像，从另一个角度说是能量分散不集中于一点。所以可以通过保留一定的相差来分散像面中央的能量。如图4所示，不采用平板玻璃的共轭像面的图像显示其能量较为集中，不适合观察、判断，而采用合适厚度的平板玻璃后的共轭像面的图像已经产生了变化，如图6所示，其能量分布情况可形成可方便观察、判断的图像。如图7所示的球差曲线，就是实际调校镜头时所需要的球差曲线，每个镜头按照下图的参数生产出来，就是符合要求的带有球差的光纤耦合镜头；然后通过图像分析仪对具有球差的光线能量进行分析，以判断光纤的形状和中心。
所述外套1的后部设有压圈5，所述压圈5的内径小于后镜组2-2的直径。压圈5用于固定和定位后镜组2-2。还包括至少一个定位组件外面设有四个用于于调节镜组2中心的支紧螺钉6，所述支紧螺钉6与外套1之间为螺纹连接，并且所述支紧螺钉6穿过外套1，每个支紧螺钉6的下端正好位于一个定位组件3的外侧，旋转支紧螺钉6时，支紧螺钉6的前端能够顶住定位组件3；所述四个支紧螺钉6均匀分布在外套1的同一个轴向圆周面上。旋转支紧螺钉6，支紧螺钉6相对外套1做直线进出运动，当旋紧支紧螺钉6时，支紧螺钉6前端顶压定位组件3，这样通过支紧螺钉6就能调节镜组2，使各镜组2在轴向、径向上对准，也减小甚至避免角度误差。
所述镜组2为4组，其中与中间的两组镜组2所对应的定位组件外面各设有四个支紧螺钉6。其中前镜组2-1为凸镜，后镜组2-2为凹镜和凸镜组合，中间的两个镜组2也为凹镜和凸镜组合。本实施例中，各镜组2与定位组件3之间通过点胶或者凝胶固定连接；外套1内的空气层经过实验测定，光纤耦合镜头的实际成像影响较小。当然所述镜组2也可以为6组、8组、10组或者更多组。还包括装饰圈7，所述装饰圈7通过螺纹设置在外套1外表面，旋转装饰圈7，能使装饰圈7相对外套1轴向做直线往复运动。相差通常导致的结果是使理想的点像成为斑像，从另一个角度说是能量分散不集中于一点，不适合观察、判断。所以可以通过保留一定的相差来分散像面中央的能量。
本实施例中通过一个软件来对光纤能量进行分析，形成的图像展示在电脑屏幕上，虽然光纤出来的光并不改变，但是使能量分布在通过光纤耦合镜头后形成球差，从而发生了改变，没形成球差时的球差曲线图和球差数值表如图5所示，使用平板玻璃后的球差图形和球差数值表如图7所示；分析时，如图6所示的使用平板玻璃后实际相面的图像，软件分析出来的能量有三个波峰，一个主峰，两个次峰，通过次峰同主峰对称等信息，来判断光纤的形状及中心。
Claims (3)
1.一种检测光纤形状和中心的方法，其特征在于包括以下步骤：
首先，使用光纤耦合镜头捕捉光纤光线能量，使捕捉到的光线能量通过光纤耦合镜头后形成球差，所述光纤耦合镜头包括外套(1)和设置在外套(1)内的至少四组镜组(2)，其中两个镜组(2)分别设置在外套(1)的前部和后部，为前镜组(2-1)和后镜组(2-2)；每组镜组(2)的径向周面与外套(1)之间均设有用于定位镜组(2)的定位组件(3)；
其次，通过图像分析仪对具有球差的光线能量进行分析，以判断光纤的形状和中心；
通过在光纤耦合镜头的上安装用于补偿透镜相差的独立平板玻璃(4)的方法来使光线能量穿过光纤耦合镜头后形成球差，所述独立平板玻璃(4)设置在所述外套(1)的前部并且位于前镜组(2-1)的外侧。
2.根据权利要求1所述的检测光纤形状和中心的方法，其特征在于：通过改变镜组(2)中透镜的中心厚度方法形成球差。
3.根据权利要求1所述的检测光纤形状和中心的方法，其特征在于：通过改变镜组(2)之间空气层厚度的方法形成球差。
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