CN217465704U - 一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置，其中光纤加工台包括旋转台、搭载在旋转台上的多轴调整台，以及搭载在多轴调整台上的光纤夹持器；卧式白光干涉光路包括沿光路方向依次设置的白光光源、准直透镜组和分光棱镜，分光棱镜的透射光经Mirau干涉物镜后照射在待测微纳光纤上，反射光再次经过Mirau干涉物镜，然后经分光棱镜反射到CCD上；伺服位移系统可带动聚焦的白光对微纳光纤径向方向进行定时定距离垂直扫描，也可对微纳光纤轴向方向进行定时定距离水平扫描；图像处理系统对CCD采集的图像进行处理，获得微纳光纤的直径及其均匀性变化。本实用新型可实现微纳光纤直径及其均匀性变化的检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及微纳光纤检测，具体涉及一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置。
背景技术
标准尺寸的光纤器件逐渐无法满足特殊场景的使用需求，为此，通过加热拉伸工艺降低光纤的直径到几微米几百纳米，最终获得微纳光纤，一方面可以增强微纳光纤光场与外部环境的相互作用，增强了器件的灵敏度、响应时间；另一方面可以获得体积更小的微纳光纤器件，便于封装。
在实际使用标准单模光纤加热拉伸方式进行微纳光纤加工后，由于微纳光纤加工过程时间过长、被控制的加热条件依旧容易受环境影响，所以加热拉伸的结果存在很大的误差，如何测量微纳光纤在加工后的直径及其均匀性是急需解决的问题，尤其是均匀性的变化完全无法通过数值体现。现有微光纤测量手段主要包括光学正置生物显微镜测量、台阶仪测量和白光干涉测量，其中光学正置生物显微镜测量受限于光学成像的极限，对于亚微米级别的测量精度不高，对于加热法制备的微纳光纤直径及均匀性变化无法进行准确的测量；台阶仪测量需要在检测前在提前制备平面基底作为台阶，对于待测样品进行二次加工，会造成样品损坏；白光干涉测量具有测量分辨率和精度高，并且对以反射信号为主的特殊结构的测量具有稳定性高、抗外界干扰和光源变化等优点，同时虽然仅当光程差为零时，才可以看到清晰的干涉条纹，但是这种干涉条纹不易找到，相干长度短等缺点在微纳光学测量领域就会成为优点，从而在微纳光纤直径及均匀性测量上具有应用潜力。
发明内容
发明目的：本实用新型的目的是针对现有微纳光纤检测手段的不足，尤其是无法检测加工后微纳光纤腰区的直径均匀性变化的问题，提出一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置。
技术方案：本实用新型所述的基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置，包括卧式白光相移干涉装置，还包括可位移拉伸微纳光纤使其绷直，同时还可旋转调节微纳光纤俯仰角度的光纤加工台，光纤加工台设置在所述卧式白光相移干涉装置的成像区。
本实用新型中，通过光纤加工台可对加工完成的微纳光纤再次进行位置的位移和旋转变换角度，配合卧式白光相移干涉装置，可以有效测量微纳光纤在加热拉伸后外径的数值和直径均匀性变化，使得微纳光纤加工更加贴合理论设计，有助于提高微纳光纤加工工艺水平。
进一步地，光纤加工台包括旋转台、搭载在旋转台上的多轴调整台，以及搭载在多轴调整台上的光纤夹持器。光纤加工台基于光纤夹持器夹持固定光纤，基于多轴调整台实现位移调整，基于旋转台实现旋转角度调节。
进一步地，光纤夹持器的型号为Thorlabs HFV001，多轴调整台的型号为ThorlabsMBT616D，旋转台的型号为Thorlabs PY004。
进一步地，所述卧式白光相移干涉装置包括图像处理系统、伺服位移系统和搭载在伺服位移系统上的卧式白光干涉光路，所述卧式白光干涉光路包括沿光路方向依次设置的白光光源、准直透镜组和分光棱镜，分光棱镜的透射光经Mirau干涉物镜后照射在待测微纳光纤上，反射光再次经过Mirau干涉物镜，然后经分光棱镜反射到CCD上；伺服位移系统可带动聚焦的白光对微纳光纤径向方向进行定时定距离垂直扫描，也可对微纳光纤轴向方向进行定时定距离水平扫描；所述图像处理系统对CCD采集的图像进行处理，获得微纳光纤的直径及其均匀性变化。
进一步地，所述图像处理系统包括PC主控系统及CCD的采集卡，PC主控系统还用于实现整个卧式白光相移干涉装置的控制，如向伺服位移系统下达位移指令。
有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：(1)光纤加工台可对加工完成的微纳光纤再次进行位置的位移和旋转角度调节，配合卧式白光相移干涉装置，可对待测的已加工完成的微纳光纤进行直径及其均匀性的检测；(2)检测过程完全实现无接触无损坏，不会对于微纳光纤产生不利影响，同时因为白光干涉系统独立于加工系统，所以检测不会受外界因素影响，整体稳定性较高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是光纤加工台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置，包括卧式白光相移干涉装置和光纤加工台8，其中光纤加工台8设置在卧式白光相移干涉装置的成像区。具体地，卧式白光相移干涉装置包括图像处理系统、伺服位移系统7和搭载在伺服位移系统7上的卧式白光干涉光路，卧式白光干涉光路包括沿光路方向依次设置的白光光源1、准直透镜组2和分光棱镜3，分光棱镜3的透射光经Mirau干涉物镜4后照射在待测微纳光纤上，反射光再次经过Mirau干涉物镜4，然后经分光棱镜3反射到CCD5上；伺服位移系统7可带动干涉光路系统，使得聚焦的白光对微纳光纤径向方向进行定时定距离垂直扫描，也可对微纳光纤轴向方向进行定时定距离水平扫描；图像处理系统对CCD5采集的图像进行处理，获得微纳光纤的直径及其均匀性变化。图像处理系统包括PC主控系统6及CCD5的采集卡。
如图2所示，光纤加工台8包括旋转台11、搭载在旋转台11上的多轴调整台10，以及搭载在多轴调整台10上的光纤夹持器9。本实施例中，光纤夹持器9的型号为ThorlabsHFV001，多轴调整台10的型号为Thorlabs MBT616D，旋转台11的型号为Thorlabs PY004。
本实用新型的工作原理为：
光纤加工台8用于根据不同的测量目的调整微纳光纤的具体位置，首先利用光纤夹持器9将待测微纳光纤固定在光纤加工台8上，获得一个稳定的平面。在使用多轴调整台10的时候，可以获得三个正交的线性平移自由度。在使用旋转台11的时候，获得沿着光纤垂直的两个方向的旋转自由度。最终，微纳光纤摆放后的轴向方向可以与白光干涉扫描方向完全平行，完成微纳光纤均匀性的测量。
卧式白光相移干涉装置进行成像，伺服位移系统7则控制整个白光干涉光路进行位移，根据设置的参数进行扫描，在计算机处进行图像的获取和处理，最终获得微纳光纤的直径及均匀性测量结果。
利用本实用新型进行微纳光纤直径及其均匀性检测的具体步骤如下：
(1)微纳光纤加工完成后，光纤加工台8通过位移控制微纳光纤向两侧绷直，保持水平方向平行，打开CCD5进行实时成像；
(2)调整伺服位移系统7，使得待测微纳光纤可以成像，并且视场中心与待测微纳光纤腰区中心对准，成像位置在微纳光纤前侧；
(3)设置伺服位移系统7的位移参数，启动伺服位移系统7，在微纳光纤径向方向进行定时定距离的垂直扫描；
(4)CCD5在伺服位移系统7移动扫描过程中进行图像获取和保存，PC主控系统6获得微纳光纤在径向方向的图片，对图像进行处理、计算得出微纳光纤的直径；
(5)光纤加工台8捅过旋转控制微纳光纤两边的俯仰角度，保持微纳光纤与白光扫描方向平行；
(6)调整伺服位移系统7，使得待测微纳光纤可以成像，并且视场中心与待测微纳光纤腰区中心对准，成像位置在微纳光纤前侧；
(7)设置伺服位移系统7的位移参数，启动伺服位移系统7，在微纳光纤的轴向方向进行定时定距离的水平扫描，确保扫描过程中成像位置始终在微纳光纤前侧，否则回到步骤(6) 重新调整；
(8)CCD5在伺服位移系统7移动扫描过程中进行图像获取和保存，PC主控系统6获得微纳光纤在轴向方向的图片，对图像进行处理、计算得出微纳光纤的均匀性。
Claims (5)
1.一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置，包括卧式白光相移干涉装置，其特征在于：还包括可位移拉伸微纳光纤使其绷直，同时还可旋转调节微纳光纤俯仰角度的光纤加工台(8)，光纤加工台(8)设置在所述卧式白光相移干涉装置的成像区。
2.根据权利要求1所述的微纳光纤直径检测装置，其特征在于：光纤加工台(8)包括旋转台(11)、搭载在旋转台(11)上的多轴调整台(10)，以及搭载在多轴调整台(10)上的光纤夹持器(9)。
3.根据权利要求2所述的微纳光纤直径检测装置，其特征在于：光纤夹持器(9)的型号为Thorlabs HFV001，多轴调整台(10)的型号为Thorlabs MBT616D，旋转台(11)的型号为Thorlabs PY004。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微纳光纤直径检测装置，其特征在于：所述卧式白光相移干涉装置包括图像处理系统、伺服位移系统(7)和搭载在伺服位移系统(7)上的卧式白光干涉光路，所述卧式白光干涉光路包括沿光路方向依次设置的白光光源(1)、准直透镜组(2)和分光棱镜(3)，分光棱镜(3)的透射光经Mirau干涉物镜(4)后照射在待测微纳光纤上，反射光再次经过Mirau干涉物镜(4)，然后经分光棱镜(3)反射到CCD(5)上；伺服位移系统(7)可带动聚焦的白光对微纳光纤径向方向进行定时定距离垂直扫描，也可对微纳光纤轴向方向进行定时定距离水平扫描；所述图像处理系统对CCD(5)采集的图像进行处理，获得微纳光纤的直径及其均匀性变化。
5.根据权利要求4所述的微纳光纤直径检测装置，其特征在于：所述图像处理系统包括PC主控系统(6)及CCD(5)的采集卡。
Priority Applications (1)
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| CN202220663905.7U CN217465704U (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN217465704U true CN217465704U (zh) | 2022-09-20 |
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ID=83266787
Family Applications (1)
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| CN202220663905.7U Active CN217465704U (zh) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 一种基于白光干涉的微纳光纤直径检测装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN217465704U (zh) |
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2022
- 2022-03-25 CN CN202220663905.7U patent/CN217465704U/zh active Active
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