Matlab移相干涉术测量光纤连接器端面的曲率半径
毕业论文关键词 移相干涉术 光纤连接器 干涉显微镜 曲率半径
Title Measurement of the Curvature Radius of an Optical Fiber Connector End Face Based on Phase- shifting Interferometry
Abstract Optical fiber connectors are one type of important optical passive devices. There are three important parameters for a fiber optic connector end face which directly influence the total performance of the connector and sequentially affect the reliability and optical property of the optical transmission system. Radius of curvature is one of these parameters. Based on the elaboration of the fundamental principle of phase-shifting interferometry, this dissertation discusses the corresponding algorithm of the technique for measuring of the radius of curvature of the end-face. In the experiment, with the help of 6JA interference microscope, three groups of phase-shift interferograms were recorded according to the technique and a Matlab program was written and used for processing the interferograms. Eventually, ROS was calculated as 13.6mm. This indicates that the radius of the connector end-face meets the criterion of IEC.
Keywords phase shifting interferometry optical fiber connector interference microscope radius of curvature.
目次
1引言..1
1.1光纤连接器简述..1
1.2曲率半径的基本测量方法2
1.2.1牛顿环法..2
1.2.2球径仪法..3
1.2.3自准直法..4
1.2.4激光球面干涉仪法4
1.3本文采用的方法及所做的工作.5
2移相干涉术测量曲率半径的基本原理.6
2.1移相干涉术的基本原理..6
2.2基于移相干涉术测量曲率半径的算法原理.6
3实验装置、工作原理及调节步骤.10
3.1实验装置及工作原理10
3.2调节步骤.11
4实验数据与编程处理.13
4.1实验数据..13
4.2算法程序与处理结果.14
4.3结果分析.16
结论.18
致谢.19
参考文献20
1 引言 当前，随着通信事业的飞速发展，光纤通信技术已步入实用化阶段，在各大领域中得到广泛的使用[1]。光纤连接器是光跳线的关键器件,因此也随着光纤技术的提高而发展。光通信中需要大量的光纤连接器，就经济性而言需要其具有高性能、低成本、小型化等特点[2,3]。光纤连接器端面有三个重要参数，分别为光纤高度、顶点偏移以及曲率半径[4]，它们影响着连接器的光学性能（主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数指标）[5-7]。按照国际电工委员会的标准，球形连接器端面的曲率半径应在 10-25mm 范围内。由此，对于曲面半径的测量显得非常重要。
1.1 光纤连接器简述 光纤连接器是用于光纤间可重复插拔的连接器件，实现光纤与光纤之间的插接，也被称光纤活动接头。它将光纤的两个端面精密连接起来，使得光纤输出的光能量在发射到接收光纤中时，能够最大程度的耦合，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小，在一定程度上，光纤连接器影响了光传输系统的光学性能和可靠性，因此在生产加工中，光纤连接器的各项参数都要符合标准。 光纤连接器有很多种类，就其研磨抛光后的形态而言，有 PC（Physical Contact）连接器和 APC（Angled Physical Contact ）连接器，主要区别在于其球形端面是否倾斜；就其连接方式而言，又有 FC （Ferrule Connector）、 SC、 ST、 LC、 D4、 DIN、 MU （Miniature unit Coupling）、MT 等形式；就其材料而言，又有 SUS 材料，玻璃材料，金属材料等。在测量曲率半径时一般只有 PC（球形）和APC（斜球形）两种。本次实验采用的是球形端面的光纤连接器。 前已提及，光纤连接器端面主要包含以下重要几何参数: 光纤高度、顶点偏移以及曲率半径。就光纤连接器的性能而言，不仅包括其光学性能，还需要考虑光纤连接器的互换性、重复性、抗拉强度、温度和插拔次数等。主要性能参数（及典型值）有：插入损耗（<0.2dB）、插拔重复性及连接器间的互换性（变化量 1000 次）等。光纤连接器端面经过研磨抛光后，会形成凸球面，其球面大小与连接器互连时会影响光纤连接器端面的稳定性。如果球面曲率半径太大，就会与连接处光纤端面产生间隙，从而增加插入损耗 ，降低回波损耗 ，使得连接器整体的稳定性变差 ；同理，曲率半径过小也会影响到光纤连接器的稳定性 [8]。 光纤连接器的发展大致可以分为三个阶段。第一阶段是起步阶段，在上个世纪 80年代中，光纤连接器出现了各种各样的结构，多达二十多种; 第二阶段是成熟阶段，在上个实际 90年代中，光纤连接器经过批量生产和使用,各种结构和工艺的优缺点逐渐分明,形成了以直径 2.5 mm 陶瓷插针为核心元件的 FC、SC 和 ST 三种连接器占主导地位的局面;第三阶段为发展阶段，本世纪初,光纤通信技术不断发展，成为了信息传输网络中的主要组成部分，而光纤连接器又是光纤中使用最多的光无源器件，所以为适应光接入网发展的需要,光纤连接器将进入第三阶段,向小型化、简易化和低成本化发展。