一种基于变焦成像透镜的光纤端面显微干涉测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于变焦成像透镜的光纤端面显微干涉测量系统，属于光学干涉 测量技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着光纤传感和传输技术的飞速发展，光纤已成为各种尖端科学仪器、光通讯产 业、军用核心部件等应用领域的基础器件。在光纤使用过程中，光纤端面质量的好坏直接决 定到光信号在光纤中的传递性能。因此，光纤端面形态的检测在光纤传输、传感领域至关重 要。显微干涉测量技术是基于光波干涉原理测量微细结构表面轮廓的一种超精密检测方 法。光源出射的光线经分光棱镜分成参考光和测量光两束，其中测量光经显微物镜投射至 待测表面，参考光投射至参考表面，再经反射至成像物镜处，经汇聚到达图像检测系统中， 形成干涉图样，通过计算干涉图样的灰度值，可得到待测表面的高度信息。该测量系统中， 显微物镜起着显微放大的作用，将待测表面的放大成像至图像检测系统中，整个系统的放 大倍率由显微物镜与成像物镜共同决定。
[0003] 实际测量中，常需要在不同视场条件下观测物体，即在低倍率下观测被测物全貌， 在高倍率下观测被测物局部特征，通常的方法是更换显微物镜或者采用图像拼接。更换显 微物镜价格成本高，图像拼接的原理为：进行多次测量，每次仅测量大平面的一部分，并使 各部分稍有重叠，然后将多次测量的结果拼接起来，从而得到整个平面的面形。该系统的测 量对象为铌酸锂包裹的保偏光纤，需要在低倍率下观测整个铌酸锂表面，在高倍率下观测 光纤区域，侧面图如图1所示。图中矩形区域为铌酸锂表面I，圆形区域为保偏光纤II，两 者之间边缘区域III用胶固定。这样，就在铌酸锂I、边缘区域III、保偏光纤II部分形成 了三种不同材料的表面，在研磨加工中，边缘区域III极易造成塌陷，若采用图像拼接，边 缘区域III会产生边缘模糊，造成较大误差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种基于变焦成像透镜的光纤端面显微 干涉测量系统，可以实现不同视场条件下检测光纤端面的目的，有效解决了更换显微物镜 的高成本和图像拼接造成的边缘模糊问题。
[0005] -种基于变焦成像透镜的光纤端面显微干涉测量系统，该测量系统由白光光源、 聚光镜A、孔径光阑、视场光阑、聚光镜B、分光棱镜、Mirau干涉物镜、压电陶瓷扫描台、压电 陶瓷扫描台驱动器、电动平移台、电动平移台驱动器、待测光纤、变焦成像透镜、CCD和上位 机构成；所述的聚光镜A和聚光镜B同光轴设置，设为光轴A，所述的Mirau干涉物镜和变焦 成像透镜同光轴设置，设为光轴B，所述的光轴A垂直于光轴B ;所述的分光棱镜位于光轴A 和光轴B的交点处，并且能够将沿光轴A的光进行90°反射到达Mirau干涉物镜，同时，将 Mirau干涉物镜的反射光进行180°折射后到达变焦成像透镜；CCD位于变焦成像透镜的成 像面上，并与上位机连接；所述的孔径光阑和视场光阑顺序设置在聚光镜A和聚光镜B之间 的光路上；所述的Mirau干涉物镜固定在压电陶瓷扫描台上，待测光纤固定在电动平移台 上，电动平移台通过电动平移台驱动器与上位机连接，压电陶瓷扫描台通过压电陶瓷扫描 台驱动器与上位机连接。
[0006] 本发明的优点在于：
[0007] (1)满足了不同视场条件下检测光纤端面的需求；
[0008] (2)有效解决了更换显微物镜的高成本和图像拼接造成的边缘模糊问题。
【附图说明】
[0009] 图1是被测光纤端面侧面图；
[0010] 图2是光纤端面显微干涉测量系统光路图；
[0011] 图3是变焦成像透镜图。
[0012] 图中：
[0013] I-铌酸锂表面 II-保偏光纤 III-边缘区域
[0014] 卜白光光源 2-聚光镜A 3-孔径光阑
[0015] 4-视场光阑 5-聚光镜B 6-分光棱镜
[0016] 7-Mirau干涉物镜 8_压电陶瓷扫描台 9_压电陶瓷扫描台驱动器
[0017] 10-电动平移台 11-电动平移台驱动器 12-待测光纤
[0018] 13-变焦成像透镜 14-CCD 15-上位机
[0019] 16-双胶合透镜A 17-光阑 18-双胶合透镜B
[0020] 19-双胶合透镜C 20-成像面
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0022] 本发明是一种基于变焦成像透镜的光纤端面显微干涉测量系统，如图2所示，该 测量系统由白光光源1、聚光镜A2、孔径光阑3、视场光阑4、聚光镜B5、分光棱镜6、Mirau干 涉物镜7、压电陶瓷扫描台8、压电陶瓷扫描台驱动器9、电动平移台10、电动平移台驱动器 11、待测光纤12、变焦成像透镜13、(XD14和上位机15构成。所述的聚光镜A2和聚光镜B5 同光轴设置，设为光轴A，所述的Mirau干涉物镜7和变焦成像透镜13同光轴设置，设为光 轴B，所述的光轴A垂直于光轴B。所述的分光棱镜6位于光轴A和光轴B的交点处，并且 能够将沿光轴A的光进行90°反射到达Mirau干涉物镜7,同时，将待测光纤12的反射光 进行180°折射后到达变焦成像透镜13。（XD14位于变焦成像透镜13的成像面20上，并与 上位机15连接。所述的孔径光阑3和视场光阑4顺序设置在聚光镜A2和聚光镜B5之间 的光路上。所述的Mirau干涉物镜7固定在压电陶瓷扫描台8上，待测光纤12固定在电动 平移台10上，控制电动平移台10通过电动平移台驱动器11与上位机15连接，压电陶瓷扫 描台8通过压电陶瓷扫描台驱动器9与上位机15连接。
[0023] 白光光源1经聚光镜A2成像在孔径光阑3处，因此改变孔径光阑3的大小能够改 变白光光源1的成像大小，再经聚光镜B5和分光棱镜6成像在Mirau干涉物镜7的前焦面 处，给待测光纤12端面提供均匀的照明；视场光阑4设置在孔径光阑3和聚光镜B5之间的 位置，经过视场光阑4的光经聚光镜B5、分光棱镜6和Mirau干涉物镜7成像在待测光纤12 端面上，因此改变视场光阑4的大小能够改变待测光纤12端面照明区域的大小。经白光光 源1出射的光线经分光棱镜6反射至Mirau干涉物镜7,在Mira