[发明专利]一种基于白光干涉法的微光纤直径测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于白光干涉法的微光纤直径测量方法，包括：搭建卧式白光干涉光路；将微光纤夹装在夹具后固定到三维载物台上；移动三维载物台，使白光干涉光路的成像位置在微光纤前侧；将夹装好的待测微光纤进行加热；设置伺服位移系统的位移参数，启动位移系统，利用白光对待测微光纤进行定时定距离的垂直扫描；扫描之后的反射光入射到CCD；对获得的图像进行处理分析，计算出加热拉伸过程中微光纤的直径。本发明通过搭建卧式白光干涉光路实现微光纤直径的测量，准确计算出微光纤在加热拉伸过程中直径变化；检测过程无接触无损坏，不会对微光纤在加热拉伸过程产生不利影响，整体稳定性较高。

技术领域

本发明涉及光纤微加工检测领域，特别涉及一种基于白光干涉法的微光纤直径测量方法及装置。

背景技术

随着微纳光学的发展，标准尺寸的光纤器件已经无法满足使用者的需求，微光纤越来越多的出现在人们的视线中。微光纤是指光纤直径为几微米几百纳米，微光纤可以增强微光纤光场与外部环境的相互作用，增加器件的灵敏度和响应时间；体积更小的微光纤器件更便于封装，适用现代微纳光学的工业发展需求，在波导和近场光学、量子与原子光学、非线性光学、等离激元等领域都有广泛的应用。

在使用标准单模光纤加热拉伸的方式进行微光纤直径加工的过程中，虽然可以通过控制加热源的相对位置、加热强度和扫描距离等方式控制微光纤加工结果，但是由于微光纤加工过程时间过长、被控制的加热条件依旧容易受环境影响，加热拉伸的结果存在较大的误差，准确地测量微光纤直径是急需解决问题。

现有微光纤直径的测量手段主要包括光学正置生物显微镜测量方法和台阶仪测量方法，其中光学正置生物显微镜测量受限于光学成像的极限，对于亚微米级别的测量精度不高，很容易受到环境的干扰，增加了测量结果误差；台阶仪测量需要在检测前在提前制备平面基底作为台阶，对于待测样品进行二次加工，会造成样品损坏。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种基于白光干涉法的微光纤直径测量方法，测量微光纤在加热拉伸过程中外径的缓慢变化过程，精度高，操作简单；本发明另一个目的是提供一种基于白光干涉法的微光纤直径测量装置。

技术方案：本发明所述的一种基于白光干涉法的微光纤直径测量方法，步骤包括：

(1)搭建卧式白光干涉光路，将透镜依次搭建在可移动光学平台上；

(2)擦拭待测微光纤，将微光纤夹装在夹具后固定到三维载物台上，三维载物台固定在白光干涉光路的成像区；

(3)移动三维载物台的粗准位移台，使得白光干涉光路对待测微光纤成像；再移动细准位移台，使得白光干涉光路的视场中心与待测微光纤腰区中心对准，成像位置在微光纤前侧；

(4)将夹装好的待测微光纤进行加热，两侧的三维载物台缓慢向微光纤两侧进行拉伸；

(5)设置伺服位移系统的位移参数，启动位移系统，控制平台进行位移，利用白光对待测微光纤进行定时定距离的垂直扫描；

(6)扫描之后的反射光入射到CCD，进行了图像的获取和保存；

(7)对采集获得的多幅图像进行处理分析，计算出加热拉伸过程中微光纤的直径。

进一步，所述步骤(1)中白光干涉光路包括沿光传输方向依次设置的白光光源、准直透镜组、分光镜，经过分光镜后的透射光经过Mirau干涉物镜后照射在待测微光纤上，反射光再次经过Mirau干涉物镜，然后经分光镜反射之后入射到CCD上。

进一步，所述准直透镜组包括沿白光传输方向依次设置的第一凸透镜、第二凸透镜、可变光阑、第三凸透镜。

进一步，所述伺服位移系统包括伺服驱动装置和伺服驱动电机。