一種對線性相移誤差不敏感的光纖端面高度值的解算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對線性相移誤差不敏感的光纖端面高度值的解算方法，屬于光纖 端面測量儀技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖端面測量儀是基于白光干涉的原理，利用相位移動從而實現(xiàn)光纖端面干涉條 紋的變化。光纖端面測試儀可以非接觸的精確、快速的測量光纖表面形貌。作為光信號的 傳輸介質(zhì)，光纖端面形態(tài)直接影響光信號在光纖中的傳輸性能，因此光纖端面測量對端面 形態(tài)的測量在光纖傳感和傳輸中至關(guān)重要。由于光纖端面測量儀能夠滿足光纖在生產(chǎn)、應(yīng) 用過程中在線測試需求，因此能夠廣泛應(yīng)用于大功率激光器、軍用光電子器件、光纖電流傳 感器等尚精尖科技領(lǐng)域。
[0003] 光纖端面測量儀在干涉測量的過程中，通過相移器來改變參考光束和測試光束之 間的光程差，同時采集若干幅干涉圖，然后對干涉圖進行求解得到光纖端面的高度。在對干 涉圖進行求解時，要求相移量非常準(zhǔn)確，因此相移誤差對于光纖端面高度的測算有很大的 影響，因此設(shè)計一種對線性相移誤差不敏感的高度值測算方法尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種對線性相移誤差不敏感的測量光纖 端面三維形貌的高度值解算方法，可以用于光纖端面測量系統(tǒng)中忽略線性相移誤差的影 響。
[0005] 所述的解算方法具體包括如下步驟：
[0006] 第一步，得到光強值與對比度的關(guān)系；
[0007] 第二步，計算得到對比度最大的位置；
[0008] 第三步，構(gòu)造相位值，得到高度值；
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點：
[0010] 在解算光纖端面高度值時，對于相移器的線性誤差不敏感，而且具有計算速度快， 精度較高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0011] 圖1為光纖端面測量系統(tǒng)原理圖；
[0012] 圖2為白光干涉光強與光程差的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0014] 如圖1所示的是光纖端面測量系統(tǒng)的原理示意圖，白光光源發(fā)出的光經(jīng)反射鏡折 轉(zhuǎn)，到達分光棱鏡，經(jīng)分光棱鏡入射到顯微物鏡上，由顯微物鏡產(chǎn)生匯聚光，其中一部分光 匯聚到光纖端面上，另一部分光由分光棱鏡反射匯聚到標(biāo)準(zhǔn)面上。由標(biāo)準(zhǔn)面和光纖端面反 射的兩個光束匯聚，形成干涉條紋，經(jīng)顯微物鏡、立方分光棱鏡投射到CCD的靶面上。壓電 陶瓷（PZT)相移器帶動標(biāo)準(zhǔn)面移動時，干涉條紋會發(fā)生變化。
[0015] 光纖端面測量儀測量三維形貌，是根據(jù)所采集的干涉條紋圖像的光強值，得到物 體表面的相對高度值，其關(guān)鍵在于準(zhǔn)確的找到零光程差的位置即光強值最大的相干峰的位 置。白光干涉光強與光程差有如圖2所示的關(guān)系，光程差為0時，光強達到最大值。
[0016] 基于上述的光纖端面測量系統(tǒng)，以及光程差與光強的關(guān)系，本發(fā)明提供的解算方 法的實現(xiàn)步驟如下：
[0017] (1)得到光強值與對比度的關(guān)系；
[0018] 本發(fā)明利用間接的方法進行光纖端面的高度計算，讓干涉條紋對比度γ的最大 值作為光強度峰值的條件，令：
【主權(quán)項】
1. 一種對線性相移誤差不敏感的光纖端面高度值的解算方法，其特征在于，所述的解 算方法具體包括如下步驟： 第一步，得到光強值與對比度的關(guān)系； 光強值與對比度的關(guān)系為：
其中r為干設(shè)條紋對比度，Imay為光強的最大值，Imi。為光強最小值； 由標(biāo)準(zhǔn)面和光纖端面反射的兩束光振動的合成公式：
其中I。表示由光纖端面反射的光的光強值，Ib表示由標(biāo)準(zhǔn)面反射的光的光強值，I表 示合成的光的強度值，A表示兩束光的位相差，所W，
即，
令1。=Ia+Ib則得到：
當(dāng)條紋對比度r達到最大值時，光的強度值I為峰值； 第二步，計算得到對比度最大的位置； 壓電陶瓷的線性的相移誤差記為￡，<?表示兩束光的位相差，A為白光光源的中屯、波 長，用Ii~Ie來表示連續(xù)的五帖圖像中某一點的光強值，利用該些光強值來進行計算，并得 至IJ對比度丫；
由上式得：
從而得到： 丫 2〇c(2l3-Ii-l5)2+(l4-l2)2; 第二步，構(gòu)造相位值護，得到局度值，具體為： 構(gòu)造一個相位值扣，令
將上式進一步展開，由于e是十分小的值，作近似(3〇3(;[*e)l，sin(i*e)i*e， 得到：
構(gòu)造的相位值礦與實際相位值件的值是相等的，所W用下面的式子計算高度值h:
〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對線性相移誤差不敏感的光纖端面高度值的解算方法，屬于光纖端面測量儀技術(shù)領(lǐng)域。所述的解算方法首先得到光強值與對比度的關(guān)系，計算得到對比度最大的位置；然后構(gòu)造相位值，經(jīng)計算得出所構(gòu)造的相位值與實際相位相等，利用構(gòu)造的相位得到光纖端面每一點的高度值。利用此方法得到的高度值，消除了線性相移誤差對于光纖端面高度值的影響；在解算光纖端面高度值時，對于相移器的線性誤差ε不敏感，而且具有計算速度快，精度較高等優(yōu)點。
【IPC分類】G01B11-02
【公開號】CN104792269
【申請?zhí)枴緾N201510171084
【發(fā)明人】宋凝芳, 李皎, 李慧鵬, 羅鑫凱, 徐宏杰
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月10日