光纤端面自动检测技术研究实现

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【关键词】光纤端面自动化测试；偏振相关损耗；插损测试回损测试

1引言

光纤端面抛光技术在光纤连接器、光分路器等光学器件加工和制作工程中是十分重要的，抛光后的光纤端面质量是否满足要求，还需要进行可靠的检测来进行判定。目前对光纤端面检测技术手段的需求非常迫切，传统的光纤端面检测需要人工从研磨盘挨个取下，再接入光纤端面检测设备进行端面检测，如还需要测试其他光学指标，则再接入其他相应设备或系统中，基本上全靠人工测试，测试效率非常低。本文实现的光纤端面自动检测技术是一款集数据采集、图像识别、软件、光测试器件于一体的综合测试技术，是专门为检测光器件的光纤端面、插入损耗、回波损耗等指标而设计的一项新技术。通过相应的检测手段和软件控制，可实现自动化管理、一键式测试、数据可追溯等功能，本文提供的自动化检测手段减少了人工干预，让计算机代替人工操作，降低了人工成本和测试的硬件成本，使生产效率得到了极大的提高。

2光纤端面自动检测技术设计方案

在本文实现的测试系统中，尽可能的让计算机成为测试的主体，尽量减少人工操作，通过灵活的软件及硬件组合，能快速地应用于器件的插损、回损、光纤端面质量等光学指标的测试，计算机代替人工操作，能更好地实现测试的准确性，提高测试效率，降低生产测试成本。本文实现的测试系统原理如图1所示。整个系统采用计算机为处理控制中心，所有数据均通过计算机进行采集和处理，不同功能配备不同的硬件设备，整个系统硬件设备由三部分组成：图像采集、插回损模块、其他辅助设备，待测器件经过端面检测设备，数据由软件中心进行记录，自动分辨出端面合格产品和不合格产品，合格则进行下一步测试，由插回损设备以及其他辅助设备，测试出器件的插回损、偏振等其他参数指标，软件处理中心将数据进行记录，方便用户进行数据查询、打印以及其他管理工作。现在介绍各个模块的工作原理及实现方法。

2.1光纤端面测试

将待测器件的端面放入端面检测系统中，CCD将端面的图片通过图像采集卡传输到软件处理中心，处理中心将接收到的图像与标准端面的图像进行对比，将采样的图像转换为与标准图片相同大小，把图像进行灰度化和二值化，并将图像进行区域划分，根据相似度公式进行相似度比较，根据统计结果判定采样的端面是否合格，合格产品进入下一环节测试，并将合格产品图片进行存储记录。其工作流程如图3所示。图像采集获取到光学放大系统传来的图像后，交给PC软件对图像进行处理和分析，最后将分析结果进行存储记录，以进行后续操作。

2.2插入损耗、回波损耗测试

在本系统中，插损和回损采用自动测试方式，插损、回损测试的实现原理如图4所示。插入损耗和回波损耗测试的硬件框图如图4所示，由光源、光路选择模块、分光器以及功率采集单元构成。走向可由光功率采集模块采集到不同功率值，通过辅助参数和相应的数学计算即可测量出被测器件连接到功率模块端的端面回损值。回波损耗测试方法：本文采用功率计测量计算方法测量回损，控制中心通过光路选择模块改变光路路由，采集到经过待测器件的入射光功率和反射光功率，进行计算即可测量出被测器件连接到功率模块端的端面回损值，计算公式：RL(dB)=－10lg(反射光功率/入射光功率)*光路选择模块衰减系k+校准参数具体测量步骤如下：控制光路选择模块，让功率采集单元测量出光源进入待测器件之前的入射光功率值Pin，在控制光路选择模块让光源经过待测器件端面反射进入功率采集单元，测量出经过待测器件的反射光功率Pr。控制光路选择模块经过校准件测出相应的入射功率PCI，反射功率PCR，与定标回损测量仪器值进行比较获得校准参数RLref，以及光路选择模块的衰减系数k。代入回损计算公式即可算出待测器件的回波损耗。插入损耗测试方法：控制光路选择模块让光源直接进入功率采集单元，测量出进入待测器件之前的入射光功率PIN，接入待测器件后，控制光路选择模块让光源经过待测器件再进入功率采集单元，测量出经过待测器件后的输出光功率POUT，则插损为IL=10log(POUT/PIN)-ILreff。其中ILreff为插损修正值，可通过与定标功率计进行比较获得。通过控制光路选择开关的切换，可以次方法逐个测试所有待测器件的插入损耗。

2.3偏振相关损耗测试

偏振相关损耗是衡量无源光器件性能的一个重要参数，系统及器件的偏振特性是影响传输质量的重要因素，目前很多无源器件生产厂家及使用无源器件的系统商都将偏振相关损耗定为一个必不可少的测试参数。我们一般情况下定义的偏振相关损耗是指，当输入偏振状态从一个状态变化到另一个状态时，引起的插入损耗的变化，将在偏振状态改变时引起的插入损耗最大值与最小值的差作为器件的偏振相关损耗。国内偏振相关损耗测试主要使用了机械式和电动式两种偏振控制器来实现。本文实现的系统采用的式电动式偏振控制器来改变输入偏振态，从而实现偏振相关损耗的测试，本系统采用的电动偏振控制器内含四个独立的光纤挤压器，可通过改变每个挤压器的输入电压让挤压器快速变化挤压控制器内部的光纤，当光纤在某一方向受压时，被挤压段产生双折射现象，通过弹光效应来产生相位延迟从而改变偏振态。

2.4其他辅助设备

上述测试方法是针对单通道的测试，如果针对多通道测试，可由控制中心外加辅助设备完成，辅助设备控制研磨盘上的光纤端面进行转动，转动一次测试一个通道的值，最后将所有测试结果进行汇总得出整个器件的测试数据。如图5所示，以圆中心为轴，由步进电机带动整个圆盘的转动完成整个测试。

2.5系统软件设计

系统软件为本系统的核心，本系统中，系统软件采用的是目前最流行的windows平台开发程序VisualStudio软件，它包括了整个软件生命周期中所需要的大部分工具。它将控制各功能模块按照测试案例的流程进行操作，并将采集的数据按照参数的数学模型进行计算并将结果按照数字或者图形的方式进行显示和储存。并向提供管理功能，系统软件的测量界面如图6所示。整个测试系统主要包括以下功能：系统设置、图像采集、图像处理、数据采集、数据管理等。

2.5.1系统设置（1）合格门限设置设置IL、RL、端面洁净度判定门限，超过门限进行报警。（2）测试类型设置设置需进行的数据测试类型，可以选择仅光纤端面检测、插损检测、回损检测，也可以进行组合测试。

2.5.2数据管理（1）数据查找功能。通过查找条件进行数据查找。（2）数据判定功能。自动筛选数据列表中不合格器件数据。（3）数据删除功能。根据需要删除或者清空存储数据。（4）导出数据功能。将数据导出到Excel格式。（5）打印数据功能。根据报表模板打印当前数据

3结束语

本文实现的光纤端面自动检测技术，软件使用VisualStudio为软件开发平台，根据测试需求，将系统实现的功能模块化，尽可能地让计算机代替人工操作，减少人工干预，让计算机和软件成为测试的主体，数据采集后由软件实现分析、总结、显示及存储等功能。本方案的实现，不但提高了生产测试的效率，也降低了测试成本，还提高了测试的准确性。随着应用技术的发展，对光器件的测试要求也日新月异。今后在本系统的基础上，将增加对一些特殊要求的器件的测试，将测试系统进行测试与管理分离，让其能更快速地应用于各种光器件的测试场合

参考文献

[1]赵娜,李小妍,刘继红.偏振控制器的研究进展[J].西安邮电学院学报,2008,13(3):13-16.

[2]周明宝,林大健.微细结构表面形貌的测量[J].光学精密工程,1999,7(3):1-12.

[3]杨志文.光学测量[M].北京:北京理工大学出版社,1995:25-36.

[4]杨枝灵,王开.VisualC++数字图像获取、处理及实践应用[M].北京:人民邮电出版社,2003:18-21.

[5]张小牛,侯国屏,赵伟.虚拟仪器技术回顾与展望[J].测控技术,2000,19(9).

作者：高洪明  李云燕 单位：中国电子科技集团公司第三十四研究所