[发明专利]一种光纤阵列纤芯距精密测量方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种光纤阵列纤芯距精密测量方法和系统。

背景技术

光纤阵列是光纤通信系统中光学器件与光纤之间连接应用最广泛的器件，主要应用在平面光波导器件、LD/PD阵列光纤器件、阵列波导光栅光通信网、密集波分复用以及多通道微光学模块中，具有柔性传像、使用空间自由度大、易实现细长结构、重量轻等特点。光纤阵列有125μm、127μm、250μm三种类型的纤芯距，通道数有1，2,4,8,16,32，64等，最多可达128通道数。由于制造和装配误差，会导致光纤放在V型槽内排列不是严格的等间距。对应用于各领域中能够实现光纤阵列与光学元件的精确连接，光纤阵列的纤芯位置误差是造成耦合损耗的关键因素。因此，为了能够实现光纤阵列与光学元件的精确连接，最大限度的减少耦合损耗，提高耦合过程中的对准精度，对光纤阵列纤芯位置的精密检测非常必要。

目前，用于进行光纤阵列纤芯位置测量的方法和系统大致有以下几种。

一种测量方式是人工测量，也就是说，人工观察显微镜，移动夹持有光纤阵列的工作台，使纤芯与标靶中心对齐，再通过工作台光栅尺的反馈数据读出纤芯间的实际相对数值。但这种测量方法效率低，测量结果受人为影响比较严重，为了满足量产化的需要，降低成本并提高生产效率，需要研制出非接触、高精度的自动化光纤阵列间距测量设备。

另外几种测量方法的测量精度比较高，一种是相对测量法，具体过程是，固定在压电调节器上的标准光纤阵列做高速的旋转运动，与被测样本阵列纤芯重叠耦合，测量出旋转运动产生的光纤耦合参数，从而获得光纤阵列纤芯的偏移距离和偏移方向。另一种是，通过白光源透射到光纤阵列(FA)，近场模式(NFP)光学轮廓仪可以观测到FA的中心，NFP光学轮廓仪将通过监视过程来查找每个光纤中心坐标的集合中心。该几种方法测量精度高，耗时短，但它们都有一个共同的缺点，就是测量设备十分昂贵，对于许多科研单位、机构院校及一些企业，要想购买一套测量设备进行相关的测量研究，是一件十分困难的事情。

还有一种方法是，使用一个精确的光纤阵列模板作参考，经过图像识别与处理得到光纤阵列的纤芯坐标值以及V型槽的顶点坐标，通过计算机计算得到光纤阵列的纤芯位置分布图以及V型槽的顶点分布图。该方法不需要亚微米级高精度线性传送平台，相对而言，该测量系统更为紧凑，价格也比较低廉，但由于该方法没有对其测量系统进行标定，且测量方法中也没有对多幅图像进行拼接复原的步骤，测量模板中也确实辅助拼接的相关设置，因此其测量精度偏低。

综上所述，现有的测量方法和系统，有的测量技术精度偏低，而精度高的测量技术又系统复杂，且价格昂贵。因此，现在急需研究出精简、经济、高精度的测量光纤阵列纤芯位置的方法和系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光纤阵列纤芯距精密测量方法，所述方法包括：

步骤A，利用预设的标定模板进行标定，从而获得系统误差；

步骤B，通过预设的测量模板，采集所述被测光纤阵列端面图像，所述测量模板与所述被测光纤阵列端面对应固定在可移动的工作台上，所述光纤阵列的光纤中有光源光线在传导，首次采集的图像包括至少两个纤芯，移动工作台，再采集所述被测光纤阵列端面图像，再次采集的图像包括至少两个纤芯，且至少有一个纤芯为上一次所采集的图像中的纤芯之一，继续按同方向移动工作台，重复采集图像的过程，直至整个所述被测光纤阵列端面被采集完毕；

步骤C，根据所述测量模板，按照预设的算法，将采集的多幅图像按顺序进行拼接复原，并对其进行处理，得到处理后的图像，根据所述处理后的图像和所述系统误差，计算纤芯位置。。

本发明还提供一种光纤阵列纤芯距精密测量系统，所述系统包括：

标定模板，用于标定系统中显微放大模块的误差；

测量模板，用于置于与被测光纤阵列端面相对应的位置上；

工作台，用于固定放置被测光纤阵列，并能带动被测光纤阵列进行移动；

图像采集模块，用于通过光源，采集叠加了测量模板的所述被测光纤阵列端面图像，首次采集的图像包括至少两个纤芯，在移动工作台后，再次采集所述被测光纤阵列端面图像，再次采集的图像包括至少两个纤芯，且至少有一个纤芯为上一次所采集的图像中的纤芯之一，在继续按同一方向移动工作台后，重复所述图像采集的过程，直至整个所述被测光纤阵列端面被采集完毕；

图像处理模块，用于根据所述测量模板，按照预设的算法，将采集的多幅图像按顺序进行拼接复原，并对其进行处理，计算纤芯位置。