[发明专利]保偏光纤环和Y波导直接耦合偏振轴对准在线检测装置及其在线测量方法

权利要求书

1.保偏光纤环和Y波导直接耦合偏振轴对准在线检测装置，包括偏振轴检测装置以及图像处理模块；

图像处理模块存储在计算机上；

偏振轴检测装置包括照明系统、成像系统和CCD相机，用于获取正对放置的Y波导和保偏光纤环尾纤组件的端面图像；

照明系统采用同轴光照明方式，对Y波导和保偏光纤环的尾纤组件进行照明；

成像系统包括反射光学元件和物镜；反射光学元件、物镜和CCD相机同轴设置；反射光学元件工作面上镀有高反射膜，放置于Y波导与保偏光纤环的尾纤组件之间，将Y波导端面和保偏光纤环尾纤组件端面图像反射到物镜，通过物镜到达CCD的敏感面；

CCD相机实时接收Y波导端面和保偏光纤环的尾纤组件的端面图像，并将其传送图像处理模块进行处理；

图像处理模块分为图像采集模块和偏振轴检测模块；

图像采集模块实时采集CCD相机收集的两个端面图像；

偏振轴检测模块对端面图像进行处理，分别获取Y波导TE模和保偏光纤环光纤偏振轴的角度信息，并计算两者的偏差角，用于偏振轴的对准。

2.如权利要求1所述的一种保偏光纤环和Y波导直接耦合偏振轴对准在线检测装置，其特征在于：所述的反射光学元件为直角棱镜；两侧面镀有高反膜，用于分别反射经过照明后的Y波导端面和保偏光纤环尾纤组件端面的图像信息到物镜；安装时，直角棱镜的底面为基准面，参考平面与底面垂直，参考平面与Y波导端面和保偏光纤环的尾纤组件端面均平行放置。

3.如权利要求1所述的一种保偏光纤环和Y波导直接耦合偏振轴对准在线检测装置，其特征在于：所述的反射光学元件为双面反射镜；双面反射镜的两个工作面分别对应于Y波导端面和保偏光纤环尾纤组件端面；采用两组物镜分别对Y波导端面和保偏光纤环尾纤组件端面进行成像放大，其中，每一个物镜对应一个CCD相机，两个CCD相机分别用于采集两个端面的图像，并将采集到的两端面图像分别传送到计算机进行处理。

4.如权利要求1所述的一种保偏光纤环和Y波导直接耦合偏振轴对准在线检测装置，其特征在于：所述的反射光学元件为旋转反射镜；旋转反射镜工作面为单个反射面，其旋转中心线垂直于Y波导与保偏光纤环的尾纤组件的中心同轴连线；反射面具有1和2两种位置状态，由另一位置状态旋转90°得到；分别用于将Y波导端面和保偏光纤环尾纤组件端面图像反射到物镜。

5.应用权利要求1所述的保偏光纤环和Y波导直接耦合偏振轴对准在线检测装置的保偏光纤环和Y波导直接耦合偏振轴在线测量方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一、安装Y波导和保偏光纤环尾纤组件，调整Y波导端面与保偏光纤环尾纤组件端面平行；

步骤二、在Y波导和保偏光纤环直接耦合工艺装置中插入偏振轴对准在线检测装置，调整成像系统，使CCD相机得到清晰图像；

首先，平行移动保偏光纤环尾纤组件使Y波导端面与保偏光纤环尾纤组件端面保持适当距离，将反射光学元件推进到Y波导端面和保偏光纤环尾纤组件端面之间；调整物镜使图像采集模块上清晰显示出CCD相机拍摄的Y波导端面和保偏光纤环尾纤组件端面的图像；

步骤三、采集图像到内存，获取并计算Y波导偏振轴和保偏光纤环光纤偏振轴角度的偏差角；

具体步骤如下：

步骤301：通过获取Y波导端面的上边缘的角度得到Y波导偏振轴的角度信息；

首先对CCD相机采集到的图像进行分割，截取Y波导端面所对应区域；对此区域进行图像去噪、二值化操作；然后获取Y波导端面的上边缘信息，对上边缘点进行直线拟合得到Y波导端面上边线所对应的的直线方程；以此方程为基准线方程，该基准线方程的直线斜率对应的角度设定为Y波导端面的上边线的角度，即Y波导偏振轴的角度；

步骤302：通过得到保偏光纤环尾纤组件端面上边线的角度信息得到保偏光纤环光纤偏振轴的角度信息；

CCD相机采集保偏光纤环尾纤组件端面的端面图像到内存后，偏振轴检测模块对采集到的图像进行分割处理，获取保偏光纤环尾纤组件端面所对应的区域；对此区域进行去噪、二值化操作；得到保偏光纤环尾纤组件端面上边线的角度；根据光纤培片上表面边线与保偏光纤偏振轴平行，通过平行关系的传递确定保偏光纤环光纤偏振轴角度信息，并反馈到图像采集模块；

步骤303：计算Y波导和保偏光纤环两者的偏振轴角度差；

根据成像到CCD相机上Y波导端面和光纤环尾纤组件端面的图像的形状和相互位置关系得到Y波导TE模和保偏光纤环光纤偏振轴的角度信息，计算二者的偏差角并显示到图像采集模块，用于偏振轴的对准。