[发明专利]一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法，属于光纤端面测量仪技术领域。

背景技术

光纤端面测量仪是基于白光干涉的原理，利用相位移动从而实现光纤端面干涉条纹的变化。光纤端面测试仪可以非接触的精确、快速的测量光纤表面形貌。作为光信号的传输介质，光纤端面形态直接影响光信号在光纤中的传输性能，因此光纤端面测量对端面形态的测量在光纤传感和传输中至关重要。由于光纤端面测量仪能够满足光纤在生产、应用过程中在线测试需求，因此能够广泛应用于大功率激光器、军用光电子器件、光纤电流传感器等高精尖科技领域。

光纤端面测量仪在干涉测量的过程中，通过相移器来改变参考光束和测试光束之间的光程差，同时采集若干幅干涉图，然后对干涉图进行求解得到光纤端面的高度。而采用传统Carré相移算法对相位进行提取时，需要对相位进行解包裹运算，计算量大，时间相对较长。在实际检测的干涉图中，由于环境扰动及CCD散粒噪声会带来随机误差，影响零级条纹的定位，相移器的线型误差也会对相对高度的解调产生影响。因此设计一种抗干扰能力强，速度快，对线性相移误差不敏感的相干峰解调方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法，可以用于光纤端面测量系统中抗干扰，速度快，对相移器的线性误差不敏感。

本发明的一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法，包括以下几个步骤：

步骤一：通过CCD采集干涉图像；

步骤二：通过改进的空域极值法结合Carré相移算法对相干峰进行解调，解算相对高度；

步骤三：恢复光纤端面三维形貌；

本发明的优点在于：

本发明在解算光纤端面高度值时，无需进行相位解包裹，对于相移器的线性误差ε不敏感，而且具有计算速度快，精度较高等优点。

本发明无需相位解包裹过程，减少了干涉条纹可见度变化带来的高度测量误差，不依赖光源波长即可较为灵活的确定相移步长，并且对相移器的线性位移误差具有免疫作用。

附图说明

图1为光纤端面测量系统原理图；

图2为白光干涉光强与光程差的关系图；

图3为本发明的方法流程图；

图4为图像中一点提取图像帧数与光强的对应关系；

图5为改进的极值法搜索路径流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示的是光纤端面测量系统的原理示意图，光源经过聚光镜，孔径光阑，准直扩束镜到达分光棱镜，其中一部分光会到达被测光纤端面，另一部分到达参考镜，反射后同时到达显微物镜，最后到达CCD成像。发生干涉时，各波长光产生的干涉条纹叠加后形成白光干涉条纹。压电陶瓷(PZT)相移器带动标准面移动时，干涉条纹会发生变化。

光纤端面测量仪测量三维形貌，是根据所采集的干涉条纹图像的光强值，得到物体表面的相对高度值，其关键在于准确的找到零光程差的位置即光强值最大的相干峰的位置。白光干涉光强与光程差有如图2所示的关系，光程差为0时，光强达到最大值。

基于上述的光纤端面测量系统，以及光程差与光强的关系，本发明提供的一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法，流程如图3所示，首先通过CCD采集干涉图像，通过改进的空域极值法结合Carré相移算法对相干峰进行解调，解算相对高度，最后恢复其端面三维形貌，包括以下几个步骤：

步骤一：通过CCD采集干涉图像；

压电陶瓷带动参考镜移动，干涉条纹扫描被测物，压电陶瓷每移动一个步距d，CCD采集一幅干涉图像。

步骤二：通过改进的空域极值法结合Carré相移算法对相干峰进行解调，解算相对高度；

具体的：

(1)采用改进的极值法将相位提取限定在零级条纹；