CN2777487Y - 光纤连接器端面检测仪 - Google Patents

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邹文栋
杜楠
肖慧荣
伏燕军
刘岩
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Abstract

本实用新型公开了一种光纤连接器端面检测仪，由光源、透镜、分束器、测量臂及参考臂、CCD与视频采集卡、计算机构成。测量臂与参考臂相互垂直，CCD面阵接收面设置于待测物及参考平面镜表面共同的像方位置，由CCD面阵在成像面处接收干涉光场，CCD输出至监视器M或将视频信号经视频采集卡C采集后送入计算机CPU进行后续处理和显示。本实用新型是基于静态干涉测量术，结构简单，无需运动件，可大大减少震动，能实现光纤连接器端面特性的非接触快速测量，具有显微光学观察和显微干涉测量两种功能，能直接目测观察连接器端面上的表面凹凸、粗糙度、划痕和瑕疵等情况，能获得有关光纤连接器端面的球面半径、顶点偏移、平面凹陷或凸出等几何参数。

Description

光纤连接器端面检测仪
技术领域
本实用新型涉及一种光纤连接器端面检测仪。
背景技术
在光纤通信系统中，光纤的活动连接都是通过连接器，光纤连接器端面特性直接影响光纤连接损耗。这种影响包括两方面：首先是连接精度造成的，光纤芯径在100μm量级，光纤偏心、球面顶点偏移、光纤平面凹陷或凸出等因素都会带来损耗；其次，光纤表面划痕、表面凹凸不平、表面粗糙度等又会进一步增大损耗。因此，在实际连接器的生产过程中，需要实时检测光纤端面的情况，以确保各种缺陷误差在允许范围内。
对光纤连接器端面特性的检测，传统方法是通过工具显微镜，用目视方法来直接观测，这种方法不仅费工时，而且人为主观因素很大，测量精度不高。另一方面，由于在光纤连接器的批量生产过程中，对其端面特性进行实时检测分析的工作是大量、烦琐的，人工方法显然不能适应。光纤连接器的端面一般研磨成球形，检测端面特性的简单方法是采用牛顿环干涉法。但由于测量过程中，被测件与参考平晶是接触的，一方面容易造成端面的划伤，另一方面，频繁使用下参考平晶会被磨损。
发明内容
本实用新型的目的在于：克服现有技术上述不足，将光纤连接器的端面采用一种非接触结构，并结合计算机图象处理技术，通过对显微干涉图象数据识别分析，提取特征参数，实现对光纤连接器端面的快速、准确的自动测量。
本实用新型通过以下方案实现：由光源、透镜、分束器、测量臂及参考臂、CCD与视频采集卡、计算机构成。测量臂由显微物镜组构成，参考臂由遮光板、显微物镜组、参考平面镜构成，测量臂及参考臂等光程，透镜、分束器、显微物镜组同轴依次设置，遮光板设置于分束器及显微物镜组之间，测量臂与参考臂相互垂直，CCD面阵接收面设置于待测物及参考平面镜表面共同的像方位置，由CCD面阵在成像面处接收干涉光场，CCD输出至监视器M或将视频信号经视频采集卡C采集后送入计算机CPU进行后续处理和显示。
本实用新型的所述光源采用高亮度LED。所述分束器为分光棱镜。
本实用新型的所述显微物镜组、光源均采用两个三维调整支架环调整固定。
本实用新型是基于静态干涉测量术，结构简单，无需运动件，可大大减少震动，这对显微干涉观测极为有利。另外，随着计算机硬件技术的迅速发展，软件的处理速度不断提高，相应地增加了检测速率；本实用新型采用Michelson基本干涉结构，能实现光纤连接器端面特性的非接触快速测量。由于以LED作为光源，该系统具有体积小、结构紧凑等特点，它具有显微光学观察和显微干涉测量两种功能。经过光学显微放大，能直接目测观察连接器端面上的表面凹凸、粗糙度、划痕和瑕疵等情况。通过显微干涉测量，能获得有关光纤连接器端面的球面半径、顶点偏移、平面凹陷或凸出等几何参数。本实用新型结构简单、实用、成本低、效果好，横向分辨率：1.18μm，纵向分辨率：0.008μm，相对误差小于1.6％。
附图说明
图1为本实用新型原理图；
图2为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
本实用新型在由高亮度LED光源OS、透镜L、分束器S测量臂及参考臂、CCD与视频采集卡C、监视器M及计算机CPU构成，测量臂由显微物镜组OL1构成，分束器S为分光棱镜，参考臂由遮光板B、显微物镜组OL2、参考平面镜M构成，测量臂及参考臂等光程，透镜L、分束器S、显微物镜组OL2同轴依次设置，遮光板B设置于分束器S及显微物镜组OL2之间，测量臂与参考臂相互垂直，CCD面阵接收面设置于待测物及参考平面镜M表面共同的像方位置。光源OS发出光束经透镜L会聚至分束器S，再由分束器S分两路，一路射向测量臂，另一路射向参考臂，并分别会聚照射到待测物和参考平面镜M表面，待测物和参考平面镜M表面被照射微小区域经相应的显微物镜组显微放大，成象光束在分束器S会合后相互叠加干涉，再由CCD面阵在成像面处接收干涉光场，CCD输出的视频信号监视器M显示，并经视频采集卡C采集后送入计算机CPU进行后续处理和显示。
本实用新型由于光源采用高亮度LED，因而系统体积小、结构紧凑。LED光源的相干长度很小，为产生干涉效应，必须使两臂近似等光程，因此光路调整过程中需要十分仔细。系统采用高分辨黑白CCD面阵摄取干涉图象，像束单元数为795(H)×596(V)，采集卡为M80高清晰度黑白图像卡，可实现高速8bits A/D转换，灰度精度1/256。本实用新型由于采用三维调整支架环，使得显微物镜筒和光源筒的调节机构大大简化，并且调整方便。光学系统光路横向精度可达±0.02mm。本实用新型干涉图象经过滤波、锐化、二值化以及细化修补处理后得到反映表面微观结构信息的干涉条纹的轮廓骨架，再用最小二乘法拟合提取显微干涉条纹特征信息，并由此获取微表面几何参数和粗糙度等参数。

Claims (5)

1、一种光纤连接器端面检测仪，其特征在于：由光源(OS)、透镜(L)、分束器(S)测量臂及参考臂、(CCD)与视频采集卡(C)、计算机(CPU)构成，测量臂由显微物镜组(OL1)构成，参考臂由遮光板(B)、显微物镜组(OL2)、参考平面镜(M)构成，测量臂及参考臂等光程，透镜(L)、分束器(S)、显微物镜组(OL2)同轴依次设置，遮光板(B)设置于分束器(S)及显微物镜组OL2)之间，测量臂与参考臂相互垂直，(CCD)面阵接收面设置于待测物及参考平面镜(M)表面共同的像方位置，光源(OS)发出光束经透镜(L)会聚至分束器(S)，再由分束器(S)分两路，一路射向测量臂，另一路射向参考臂，并分别会聚照射到待测物和参考平面镜(M)表面，待测物和参考平面镜(M)表面被照射微小区域经相应的显微物镜组显微放大，成像光束在分束器(S)会合后相互叠加干涉，再由(CCD)面阵在成像面处接收干涉光场，(CCD)输出至监视器(M)或将视频信号经视频采集卡(C)采集后送入计算机(CPU)进行后续处理和显示。
2、根据权利要求1所述的光纤连接器端面检测仪，其特征在于：光源(OS)采用高亮度(LED)。
3、根据权利要求1或2所述的光纤连接器端面检测仪，其特征在于：分束器(S)为分光棱镜。
4、根据权利要求1或2所述的光纤连接器端面检测仪，其特征在于：显微物镜组(OL1、OL2)分别采用两个三维调整支架环(R)调整固定。
5、根据权利要求1或2所述的光纤连接器端面检测仪，其特征在于：光源(OS)采用两个三维调整支架环(R)调整固定。
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