自适应光纤光源准直器的结构设计

设计了一种可以快速高精度调节光纤准直激光束发射角度的自适应光纤光源准直器.该器件利用双压电驱动器控制光纤端面的位置,通过准直透镜实现出射激光束的准直.建立了自适应光纤光源准直器的物理模型,通过理论分析得出了光纤端面的偏移与器件结构参数的关系.研制了一个器件,并对其光纤端面偏移量、谐振频率等进行了测试.实验结果表明,理论...     

采用多准直光束测量六自由度微位移新方法

为实现星载三线阵CCD相机的相机参数在轨测量,提出了一种六自由度微位移测量方法。高亮度LED输出光被准直并耦合到输入光纤。输出光纤末端固定在可移动的被测物体上。光纤输出由多个光纤准直器（ 4）准直,并由系统固定部分中的多个区域阵列的CCD相机（ 4）捕获。根据CCD图像中光点的位置变化来求解被测物体的六自由度位移。为了验证系统模型和六自由度位移计算程序,对该方法进行了理论分析和仿真。结果表明:当平移位移小于100 m且旋转位移小于6'时,典型的4准直测量系统求解误差小于10-5 m和10-4'。并且,当准直器的光斑位置的两个坐标方向上添加-0.5~0.5 m的随机量时,平移误差和旋转误差的3分别为0.9 m和0.012'。     

斜端面聚焦纤维透镜传输特性的理论分析

在光隔离器等重要光学器件中，聚焦纤维透镜用作准直器。本文详细分析了在光纤与透镜连接处采用斜端面与采用垂直端面时准直器性能的变化。讨论结果与实验结果相符     

斜端面光纤不同倾斜角度下出射光的研究

斜端面光纤的一端为平端面,另一端为斜端面,光从平端面输入,若斜端面的倾斜角度大于某一数值,光线将不再从斜端面出射,而是会经斜端面反射后从光纤表面出射,但此时的出射光斑严重变形,为此提出了在光纤斜端面部分套上一个空心玻璃管的结构。用LightTools的光线追迹功能进行仿真分析,仿真结果表明,当斜端面的倾斜角度在48°~54°的范围内时,光纤的传输效率均能超过75%,并且具有较为理想的出射光斑分布。最后,研制出了倾斜角为45°和53°的斜端面光纤,并分别在裸斜端面光纤和带有空心玻璃管的斜端面光纤下对传输效率和出射光斑分布进行了实验验证。     

基于图像处理的光纤测量方法研究

为研究光纤显微图像,将计算机数字图像处理技术引入到光纤形态分析中。首先将光纤端面经显微光学系统成像,由CCD摄像头接收,并通过图像采集卡传至计算机;然后对光纤的数字图像进行处理,其中包括对比度增强、图像的滤波、图像的二值化、图像分割等;最后通过严格的计算,得到光纤的各种参数。此系统的软件用C Builder5语言写成。程序中采用了Parodax数据库及BDE技术,并提供了结果报表和二、三维图像显示。     

大功率双包层光纤准直器的建模与仿真分析

研究了一种适用于大功率激光应用的双包层光纤准直器。考虑在制作准直器时,双包层光纤尾纤和C-lens 透镜端面8倾斜角度的影响,从高斯光束通过复杂光学系统的一般模型出发,利用矩阵光学的理论,在光线传输的子午面和弧矢面上分别进行建模计算,推导光线的传输变换矩阵。结合实际应用中光纤及C-lens 透镜的相关参数,仿真分析了尾纤与C-lens 透镜间距及C-lens 透镜参数对准直器工作距离和出射光束腰直径的影响。研究结果对进行大功率准直器的设计具有指导意义。     

ZEMAX在多模光纤准直器设计中的应用

利用ZEMAX软件进行多模光纤准直器的设计.在ZEMAX开发环境下建立多模光纤准直器光路系统的理论模型,通过人工优化的方法,设计并制作了可调焦的多模光纤准直器.仿真结果与实际结果相一致,证实了利用ZEMAX进行多模光纤准直器设计的可行性和准确性.利用所建立的模型,分析了各种因素对光纤准直器耦合效率和准直度的影响.     

高回波损耗光纤连接器研究现状与展望

首先简要介绍了光纤连接器的特性,然后从光纤连接器回波损耗的产生机理、光纤连接器插针体端面形状、光纤连接器插针体端面研磨及抛光工艺等三个方面,详细阐述了国内外对高回波损耗光纤连接器的研究进展。认为目前光纤连接器的回波损耗之所以较低,关键因素就是对连接器插针体端面研磨与抛光的工艺不完善,从而造成光纤端面出现了高折射率的变质层等缺陷。因此,要提高光纤连接器的回波损耗,重点应围绕其制造过程中的科学问题,进行技术源头创新,形成具有自主知识产权的光纤连接器制造技术,探索光纤端面无划痕、无变质层的研抛方法。     

图像处理在光纤光斑微位移传感中的应用

基于多模光纤的多模干涉原理以及图像处理算法,对多模光纤输出端面光斑图像相位谱的灰度共生矩阵特征值进行提取,提出一种新型光斑图样处理算法,并且将其应用于微位移传感。详细分析了以阶跃型多模光纤为基础的单模-多模光纤结构在两光纤径向产生微位移时,位移量与端面光斑图像相位谱特征值之间的关系。对多种结构参数光斑图样的分析表明,两光纤径向微位移与相关性及一致性两特征值成近似线性关系,可以用光斑图像处理的方法进行微位移测量,从而实现传感。实验结果表明与目前常用的计算光斑图像归一化强度内积处理算法相比,多模光纤芯径较小时,线性度、动态范围比较接近;芯径较大时,线性度提高的同时动态范围扩大约一倍。因此所提出的算法稳定性更好,适用范围更广。     

一种无需对中的光纤连接器

本文叙述了一种无需对中的光纤连接器的设计原理、制造方法及测试结果;并介绍了一种双三棒插针定心装置的设计原理及制造方法;还阐述了一种新的连接器插入损耗计算方法,并进行了损耗分析。该光纤连接器结构简单、工艺性好、成本低,包括光纤端面的费涅尔损耗在内,其平均损耗低达0.47分贝。     

机器视觉在光纤端面缺陷检测中的应用

传统的光纤端面缺陷检测用的是人工检测方式,这种检测方式效率很低,检测结果的主观性很强。对光纤端面缺陷使用机器视觉检测,能极大地提高检测效率和检测准确性。首先将采集到的图像通过图像处理二值化,接着对纤芯中心进行定位,然后以纤芯中心为圆心对光纤端面进行不同的圆环检测区域划分。由于光纤端面上的缺陷有可能是暗色的或者是亮色的,因此为了区分二者,对每个区域检测时需要做不同的二值处理。如果有任意一个区域的检测不能通过,则这个光纤端面就是不符合要求的。结果显示,利用机器视觉进行光纤端面检测能够快速、精确地检测出缺陷所在位置及其大小。     

光纤倾斜耦合角度的快速精密图像测量

光纤与光芯片的上表面耦合的倾斜角度是影响光耦合效率的关键因素之一,针对传统角规测量法效率低、精度差和不稳定等问题,采用坐标系重构方法和图像处理技术实现了对光纤倾斜耦合角度的快速精密测量。首先,在常规图像角度测量的基础上引入棋盘靶标进行坐标系重构,降低了CCD在光学放大获取微小光纤的图像信息时光轴轻微转动引起的误差。然后,为了在降低噪声影响的同时保障光纤直线特征的检测精度,对比了Hough变换和图像细化两种提取光纤直线参数的算法,结合直线元素在投影面的三角关系获得了光纤倾斜角度。实验结果表明:基于Hough变换的直线提取算法误差在0.1,平均运算时间为0.370 s,实现了对微小尺寸下光纤倾斜耦合角度快速精确地测量。     

斜入射的反射式光纤传感器光强调制特性分析

反射式光纤传感器(RIM-FOS)在传感器领域一直占有重要地位.不少学者对反射式光纤传感器进行了相关研究,大多数都是假设入射光与反射面垂直射入,为了探究以入射光与反射面成锐角为前提,各影响因素对光强的调制特性,本文采用光纤的入射光与反射面为斜入射的情况下,假设光强符合理想均匀分布,反射面为理想光滑反射面,各环节光强损耗比例恒定,通过理论分析得到光强调制模型,运用控制变量法,通过Matlab仿真绘制相应的结果特性曲线,对仿真结果进行分析,得到发射光纤芯径、接收光纤纤芯、光纤间间距、数值孔径、光纤倾角等参量对光强调制的规律,结论表明,适当调节各个参量可以有效提高传感器的灵敏度和测量范围,根据灵敏度的高低和测量范围的宽窄,可以应用在不同的测量对象上,为斜入射的反射式光纤传感器的实物设计提供理论依据.     

Method of assisting the fabrication process of holey fiber based on combination model of digital image processing and finite element method

In the fabrication process of holey fiber, the final geometry of the actual fiber usually deviates from the ideal. We propose a novel method based on the combination of digital image processing technique and finite element method to model the optical properties of the actual fiber rapidly. A polarization-maintaining holey fiber reported by crystal fiber A/S has been modeled and its numerical results accord with the parameters given by the data. Experimental result demonstrates that the optical properties of the fiber can be analyzed rapidly so that the draw parameters can be adjusted in time.     

Optical characteristics of a light-focusing fiber guide and its applications

A lenslike glass fiber guide with a parabolic variation of refractive index has been developed. This optical guide named SELFOC® has the following characteristics: simultaneous transmission of laser beams modulated by wide-band signals through narrow space; optical image transmission; realization of a lens with tiny aperture or with extremely short focal length; and the possibility of being bent with a small radius of curvature without spoiling transmission characteristics. In the case of a typical fiber guide with length 1 meter and diameter 0.3 mm, transmission loss is about 0.2 dB and depolarization is about 20 dB at wavelength 0.63μ. The mode pattern of a laser beam after passing through the fiber guide is scarcely deformed. The fiber guide can be used as a transmission line or lens, in optical communication, optical data processing, and optical instruments.     

一种分析光纤共聚焦系统轴向光强的方法

在携带光纤或传像束的共聚焦系统中,光场在光纤或传像束的端面要发生改变,不能用通常的空间线性不变方法分析系统成像过程。根据单模光纤的传输特性,获得光纤的有效点扩散函数,提出利用光纤空间平均函数描述系统空间变成像过程的方法,模拟出光纤共聚焦系统的轴向光强分布,对比由光波动理论所得结果,显示该方法在光纤输出光斑的有效尺寸较小时能用于分析携带光纤或传像束的共聚焦系统且更简便。     

数字图像法测量光纤端面几何参数

基于数字图像处理的方法对光纤端面的几何参数进行自动测量，具有处理速度快、测量精度高以及不过于依赖操作水平的优点。利用数字图像处理技术对各种光纤端面图像进行分析并进行必要的数字图像处理；针对不同光纤端面的特点，建立相应的数学物理模型，计算出各种待测光纤的几何参数；并用Matlab7．0软件设计出简单方便且功能完善的光纤端面几何参数测量软件系统。     

倒锥透镜型单模光纤端的光学传递特性

倒锥透镜型光纤端由特殊技术加工而成。本文给出了这种光纤端的折射率分布。借助于光纤在球面上的折射公式及光线传输方程,分析了这种新型单模光纤端的光学传递性质。在近轴近似下,给出了这种光纤端的光学传递矩阵。     

光电图像处理技术在光纤不圆度测量实验中的应用

本文设计了一种简单实用的光纤不圆度测量的实验方法，用数码相机获取光斑图像，以数字图像处理技术提取光纤几何形态信息。通过完成此实验增强学生对几何光学、光电成像技术、数字图像处理、光纤技术和计算机语言等多门课程的学习积极性，培养学生综合运用所学知识的能力。     

基于半球空间光纤阵列的双向反射分布测量

提出了一种基于半球空间光纤阵列的双向反射分布函数(BRDF)测量方法与系统.将多根光纤组成的阵列均匀分布于一半球面上,使球心处物体表面反射的光在三维空间中的角分布转换为同一平面上的二维图像,经CCD采集及相应的数据处理,可实现对物体表面双向反射分布函数的快速测量.同时,利用光纤将照射激光束传输到物体表面待测点,并通过光纤的弯曲角度可改变光束的入射角.利用该测量系统对不同材质、不同加工工艺的物体表面的激光反射分布进行了初步的测量和分析.结果表明,相比传统的扫描式测量系统,该测量系统在提高测量速度的同时,避免了由于光源功率的起伏和探测器响应度的涨落所引起的测量误差,且结构简单,使用方便.