光纤连接器端面参数测试仪制造技术

一种光纤连接器端面参数测试仪，其特点是：它由光源、扩束准直系统、分束器、光学系统、平面反射镜、透镜、光电探测器、模数转换器、计算机、驱动电路、压电陶瓷构成。本实用新型专利技术具有布局简单、结构合理、测量精度高的优点。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤连接器，特别是一种光纤连接器端面参数测试仪。
技术介绍
光纤连接器是光通信、光纤传感器以及其它光纤应用领域中应用最广的基础元件之一。光纤连接器的端面质量决定了其插入损耗、回波损耗、重复性和互换性等技术性能的好坏。因此，对光纤连接器端面几何参数的检测和控制非常必要。光纤连接器端面几何参数主要有曲率半径、球面顶点偏心量以及光纤相对高度。目前，在许多生产厂家，产品检验人员通常是使用放大镜直接观察光纤连接器的端面，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、光纤相对高度和端面粗糙度等关键技术指标。利用三维形貌测试技术，可以测出光纤连接器端面的所有参数。光纤连接器端面是平滑的光学表面，因此，可以利用相移干涉技术(Phase-shifting Interferometery)来测量光纤连接器端面的三维形貌，从而获得端面的几何参数。该测量技术具有精度高，非接触的特点。在先技术(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)采用干涉显微镜结合相移技术实现了光纤连接器端面参数的测量。该测试系统的结构如图1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。在先技术采用定步长相移技术，即计算机11通过控制驱动电路12来驱动压电陶瓷13步进伸缩，每次步进都使参考光移相π/2，连续步进四次，依次采集相应的干涉图样。其光电探测器9上接收到的干涉信号是 Ii(t)＝I0(x，y){1+γ(x，y)cos}，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，φ(x，y)是待测端面各点的位相差，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，端面上各点的位相差可以由下式求得，tanφ(x,y)=(I4-I2)(I1-I3)---(2)]]>经过相位连续化处理之后，根据公式h(x,y)=λ4πφ(x,y)---(3)]]>可算出各点的相对高度差h(x，y)，得到被测光纤连接器端面的三维形貌，从而可求出端面的各种几何参数。在先技术使用相移干涉技术实现了光纤连接器端面几何参数的测试。然而，该测试系统存在的一些缺陷却削弱了其测量精度。这表现在两个方面(1)、在相移技术上采用四步定步长相移算法，它要求相移器必须绝对定标，相移步长准确为π/2。对于存在非线性效应的压电陶瓷来说，实现这一操作是困难的；而不准确的标定会造成测量误差。(2)、在光路结构上采用的是Michelson干涉仪，参考臂和测量臂要求对称，以保证光纤连接器的端面像与参考面镜像重合，造成调整困难，抗干扰能力差。在参考臂中，显微物镜6的光学质量要求高消像差，表面镀高增透膜；同轴调整精度也要求很高。另外，准直光束通过显微物镜之后不再保持为准直光波，而变成了球面光波。这就使得在每步移相时参考光中与光轴垂直的平面上各点的移相量各不相等，从而造成面形的测量误差。而在测量臂中，由于是球面光波照明光纤连接器端面，这就导致利用式(3)算出的高度差h(x，y)出现较大偏差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于克服上述在先技术在相移技术方面以及光路结构方面的缺陷，提供一种光纤连接器端面参数测试仪。本技术的技术解决方案如下一种光纤连接器端面参数测试仪，其特征在于该测试装置采用台曼-格林干涉仪结构；参考光平面反射镜采取等步长相移。本技术光纤连接器端面参数测试仪，其特征在于它由光源、扩束准直系统、分束器、光学系统、平面反射镜、透镜、光电探测器、模数转换器、计算机、驱动电路、压电陶瓷构成，上述各部件的位置关系如下光源发出的激光经扩束准直系统形成准直光束，被分束器分成两束光，一束光经光学系统后照射到光纤连接器的端面上，其端面反射光再经光学系统收集形成光纤连接器的端面像光束；另一束光照射到平面反射镜上，其反射光作为参考光束，与光纤连接器的端面像光束产生干涉，干涉图样经透镜放大成像在光电探测器上，其输出信号经过模数转换器后，由计算机收集，步进移相器由压电陶瓷及其驱动电路构成，平面反射镜粘结在压电陶瓷上，计算机通过控制驱动电路来驱动压电陶瓷伸缩，从而使平面反射镜移动，实现参考光的相移。所述光源是稳频的单纵模激光器、半导体激光器、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。所述的分束器指的是能够将入射激光按一定分光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。所说的光学系统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。所说的光电探测器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。本技术的优点1、与在先技术相比，本技术光纤连接器端面参数测试仪在相移技术上采用Carré等步长相移算法，降低了对压电陶瓷精确标定的要求，避免了因压电陶瓷的绝对标定误差引起的相位测量误差。2、与在先技术相比，本技术光纤连接器端面参数测试仪在光路结构上采用Twyman-Green干涉仪，布局简单、结构合理，由于没有采用显微物镜6，从而降低了调整难度，也降低了装置的成本。在参考臂中，由于没有另外的光学元件，保证了参考光的准直特性，从而保证了在每步移相时参考光中与光轴垂直的平面上各点的移相量保持相等。在测量臂中，由于是准直光波照明光纤连接器端面，从而保证了采用式(3)计算高度差h(x，y)的准确性。附图说明图1为在先技术光纤连接器端面干涉测试系统的结构示意图。图2为本技术光纤连接器端面参数测试仪的结构示意图。图3为本技术光纤连接器端面参数测试仪的具体实施例结构示意图。图4为由如图3所示本技术具体实施例测得的光纤连接器端面三维形貌图。具体实施方式本技术采用Twyman-Green干涉仪结构，如图2所示。测量臂和参考臂不必对称。在测量臂中，分束器3出射的一束光经光学系统4后变成一束较细的准直光，然后照射在光纤连接器5的端面上，其反射光再由光学系统4收集，在透镜7之前形成光纤连接器5的端面像。在参考臂中，分束器3出射的另一束光直接照射在平面反射镜6上，其反射光也仍然是准直光，它经分束器3后作为参考光与光纤连接器5的端面像相遇产生干涉。干涉图样经透镜7放大成像在光电探测器8光敏面上，其输出信号经过模数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤连接器端面参数测试仪，其特征在于它由光源（１）、扩束准直系统（２）、分束器（３）、光学系统（４）、平面反射镜（６）、透镜（７）、光电探测器（８）、模数转换器（９）、计算机（１０）、驱动电路（１１）、压电陶瓷（１２）构成，上述各部件的位置关系如下：光源（１）发出的激光经扩束准直系统（２）形成准直光束，被分束器（３）分成两束光，一束光经光学系统（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；另一束光照射到平面反射镜（６）上，其反射光作为参考光束，与光纤连接器（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，由计算机（１０）收集，步进移相器由压电陶瓷（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）伸缩，从而使平面反射镜（６）移动，实现参考光的相移。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王向朝，钟向红，路元刚，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]