[发明专利]基于端面成像的保偏光纤定轴系统

说明书

本发明提供一种基于端面成像的保偏光纤定轴系统，属于精密光学设备制造领域；本发明包括：用于夹持光纤的所述位移夹具、套设于所述光纤外侧的侧面定轴器，以及位于所述光纤端部的端面检测光路。本发明通过侧面定轴器上的两个光纤检测器，利用反射光在图像传感器上成像，通过图像读取和识别算法，找到光纤的包层和端面边界，并确定光纤的位置；然后控制位移夹具将光纤沿预定轴推进到确定位置；再通过端面检测光路的CCD传感器找到光纤包层和应力区的边界，并确定慢轴和快轴的方向，最终通过旋转位移夹具，将慢轴和快轴旋转到水平和垂直方位；实现保偏光纤或保偏光纤透镜与为光器件的光学耦合。

技术领域

本发明涉及光纤设备制造技术，尤其涉及一种基于端面成像的保偏光纤定轴系统，属于精密仪器制造技术领域。

背景技术

保偏光纤分为应力双折射型保偏光纤和形状双折射型保偏光纤。应力双折射型保偏光纤的包层中有两个对称的应力区，由于应力区的存在使其具有两个偏振主轴(慢轴和快轴)，沿着两个偏振主轴传输的线偏振光能够在较长的传输距离上保持偏振态。保偏光纤和保偏光纤透镜在与其他微光器件配合使用时需要旋转定轴(找到快慢轴)。

专利CN103308978A明公开了一种保偏光纤自动定轴系统，该系统包括图像处理和角度控制模块、控制器、执行机构和角度检测装置。执行机构包括光纤转轴精密调节台和驱动电路，角度检测装置包括成像透镜和高精度CCD相机，保偏光纤被固定在光纤转轴精密调节台上。角度检测装置实时获取保偏光纤的截面图像，图像经图像处理和角度控制模块处理得到偏差角，偏差角和预设角比较，经控制器获得通获取脉冲信号、方向信号和使能信号输入驱动电路，驱动电路根据信号控制光纤转轴精密调节台的步进电机的各项输入。虽然该方案能够具有亚像素级的定位精度，但定位的效率和精度仍然有待提高。

因此，现有技术中的保偏光纤定轴装置大多结构复杂，操作繁琐，且需要工作人员手动调整保偏光纤的偏振轴，整个过程精度不高且效率低下。

发明内容

本发明提供一种基于端面成像的保偏光纤定轴系统，以解决现有技术中保偏光纤定轴系统架构复杂、操作繁琐，整个定轴过程精度不高且效率低下的技术问题。

本发明的基于端面成像的保偏光纤定轴系统，包括：用于夹持光纤的位移夹具、套设于所述光纤外侧的侧面定轴器，以及位于所述光纤端部的端面检测光路；

所述侧面定轴器包括：可旋转的环形支架，以及两组光纤检测器；所述环形支架所在的平面垂直于所述光纤，两组所述光纤检测器相互交叉的安装在所述环形支架上；所述光纤检测器包括：背景光源和用于检测该背景光源反射光的图像传感器；

所述端面检测光路包括：环形光源、反射镜和CCD传感器；所述环形光源靠近所述光纤的端面设置，且所述环形光源所在的平面垂直于所述光纤；所述环形光源位于所述反射镜和所述光纤端面之间；所述CCD传感器与所述反射镜相对应，且用于获取所述环形光源在所述光纤端面的反射光。

如上所述的基于端面成像的保偏光纤定轴系统，其中，所述位移夹具包括：用于夹持所述光纤的旋转机构，以及用于移动所述旋转机构的位移机构；所述旋转机构安装在所述位移机构的顶端。

如上所述的基于端面成像的保偏光纤定轴系统，其中，所述定轴系统还包括：驱动电机和控制器；两个所述图像传感器和所述CCD传感器均与所述控制器电连接；所述控制器通过所述驱动电机与所述位移夹具相连，以控制所述位移夹具的旋转和移动。

如上所述的基于端面成像的保偏光纤定轴系统，其中，所述定轴系统还包括：基座，以及用于固定保偏光纤的基准夹具；所述基准夹具和所述位移夹具均安装在所述基座上；

所述基准夹具固定的保偏光纤所在直线为基准线；所述环形支架所在平面和所述环形光源所在平面，均垂直于所述基准线；且，所述环形支架和所述环形光源的中心点均位于所述基准线上。