[發(fā)明專利]一種基于白光干涉法的微光纖直徑測(cè)量方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110254034.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN113029015A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳燁;周康虎;徐飛;馬英卿;胡偉;陸延青;鄒輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/08
• 分類號(hào): G01B11/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種基于白光干涉法的微光纖直徑測(cè)量方法，包括：搭建臥式白光干涉光路；將微光纖夾裝在夾具后固定到三維載物臺(tái)上；移動(dòng)三維載物臺(tái)，使白光干涉光路的成像位置在微光纖前側(cè)；將夾裝好的待測(cè)微光纖進(jìn)行加熱；設(shè)置伺服位移系統(tǒng)的位移參數(shù)，啟動(dòng)位移系統(tǒng)，利用白光對(duì)待測(cè)微光纖進(jìn)行定時(shí)定距離的垂直掃描；掃描之后的反射光入射到CCD；對(duì)獲得的圖像進(jìn)行處理分析，計(jì)算出加熱拉伸過(guò)程中微光纖的直徑。本發(fā)明通過(guò)搭建臥式白光干涉光路實(shí)現(xiàn)微光纖直徑的測(cè)量，準(zhǔn)確計(jì)算出微光纖在加熱拉伸過(guò)程中直徑變化；檢測(cè)過(guò)程無(wú)接觸無(wú)損壞，不會(huì)對(duì)微光纖在加熱拉伸過(guò)程產(chǎn)生不利影響，整體穩(wěn)定性較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖微加工檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于白光干涉法的微光纖直徑測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著微納光學(xué)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)尺寸的光纖器件已經(jīng)無(wú)法滿足使用者的需求，微光纖越來(lái)越多的出現(xiàn)在人們的視線中。微光纖是指光纖直徑為幾微米幾百納米，微光纖可以增強(qiáng)微光纖光場(chǎng)與外部環(huán)境的相互作用，增加器件的靈敏度和響應(yīng)時(shí)間；體積更小的微光纖器件更便于封裝，適用現(xiàn)代微納光學(xué)的工業(yè)發(fā)展需求，在波導(dǎo)和近場(chǎng)光學(xué)、量子與原子光學(xué)、非線性光學(xué)、等離激元等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

在使用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖加熱拉伸的方式進(jìn)行微光纖直徑加工的過(guò)程中，雖然可以通過(guò)控制加熱源的相對(duì)位置、加熱強(qiáng)度和掃描距離等方式控制微光纖加工結(jié)果，但是由于微光纖加工過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、被控制的加熱條件依舊容易受環(huán)境影響，加熱拉伸的結(jié)果存在較大的誤差，準(zhǔn)確地測(cè)量微光纖直徑是急需解決問(wèn)題。

現(xiàn)有微光纖直徑的測(cè)量手段主要包括光學(xué)正置生物顯微鏡測(cè)量方法和臺(tái)階儀測(cè)量方法，其中光學(xué)正置生物顯微鏡測(cè)量受限于光學(xué)成像的極限，對(duì)于亞微米級(jí)別的測(cè)量精度不高，很容易受到環(huán)境的干擾，增加了測(cè)量結(jié)果誤差；臺(tái)階儀測(cè)量需要在檢測(cè)前在提前制備平面基底作為臺(tái)階，對(duì)于待測(cè)樣品進(jìn)行二次加工，會(huì)造成樣品損壞。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種基于白光干涉法的微光纖直徑測(cè)量方法，測(cè)量微光纖在加熱拉伸過(guò)程中外徑的緩慢變化過(guò)程，精度高，操作簡(jiǎn)單；本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種基于白光干涉法的微光纖直徑測(cè)量裝置。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種基于白光干涉法的微光纖直徑測(cè)量方法，步驟包括：

(1)搭建臥式白光干涉光路，將透鏡依次搭建在可移動(dòng)光學(xué)平臺(tái)上；

(2)擦拭待測(cè)微光纖，將微光纖夾裝在夾具后固定到三維載物臺(tái)上，三維載物臺(tái)固定在白光干涉光路的成像區(qū)；

(3)移動(dòng)三維載物臺(tái)的粗準(zhǔn)位移臺(tái)，使得白光干涉光路對(duì)待測(cè)微光纖成像；再移動(dòng)細(xì)準(zhǔn)位移臺(tái)，使得白光干涉光路的視場(chǎng)中心與待測(cè)微光纖腰區(qū)中心對(duì)準(zhǔn)，成像位置在微光纖前側(cè)；

(4)將夾裝好的待測(cè)微光纖進(jìn)行加熱，兩側(cè)的三維載物臺(tái)緩慢向微光纖兩側(cè)進(jìn)行拉伸；

(5)設(shè)置伺服位移系統(tǒng)的位移參數(shù)，啟動(dòng)位移系統(tǒng)，控制平臺(tái)進(jìn)行位移，利用白光對(duì)待測(cè)微光纖進(jìn)行定時(shí)定距離的垂直掃描；

(6)掃描之后的反射光入射到CCD，進(jìn)行了圖像的獲取和保存；

(7)對(duì)采集獲得的多幅圖像進(jìn)行處理分析，計(jì)算出加熱拉伸過(guò)程中微光纖的直徑。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中白光干涉光路包括沿光傳輸方向依次設(shè)置的白光光源、準(zhǔn)直透鏡組、分光鏡，經(jīng)過(guò)分光鏡后的透射光經(jīng)過(guò)Mirau干涉物鏡后照射在待測(cè)微光纖上，反射光再次經(jīng)過(guò)Mirau干涉物鏡，然后經(jīng)分光鏡反射之后入射到CCD上。

進(jìn)一步，所述準(zhǔn)直透鏡組包括沿白光傳輸方向依次設(shè)置的第一凸透鏡、第二凸透鏡、可變光闌、第三凸透鏡。

進(jìn)一步，所述伺服位移系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置和伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)。