¿Cuál es el principio del interferómetro de fibra óptica?
Para evaluar el radio esférico y la altura de la fibra de la cara del extremo del conector de fibra óptica, primero se debe medir la forma de la cara del extremo del conector. El interferómetro tiene las ventajas de una alta precisión de medición, alta velocidad y bajo costo, y es un medio eficaz para medir las formas de las superficies. La Figura 3 es un diagrama esquemático del sistema de un interferómetro utilizado para detectar la cara extrema de un conector de fibra óptica. La luz emitida por la fuente de luz es reflejada por el espejo semitransparente hacia la lente del objetivo de microinterferencia y se enfoca en la cara del extremo del conector de fibra óptica bajo prueba. Después de ser reflejada por la cara del extremo, pasa a través del semi-. Semirreflector transparente junto con la luz reflejada por la superficie reflectante de la lente del objetivo de microinterferencia, imagen en la cámara CCD. En este momento, se pueden observar franjas de interferencia en la cámara CCD. La imagen medida por la cámara CCD se transfiere a la computadora a través de la tarjeta de imagen para su análisis. Podemos conseguir las medidas que necesitamos. La computadora controla el componente cerámico piezoeléctrico (PZT) para mover la lente del objetivo de interferencia del microespejo a través de la tarjeta de control y el bucle de control para producir un cambio de fase.
Los métodos de transformada de Fourier 2, 3, 4 y los métodos de cambio de fase 5, 6 se pueden utilizar para analizar franjas de interferencia. El método de la transformada de Fourier tiene las ventajas de simplicidad, velocidad y bajo costo, pero su precisión es baja y generalmente se usa en instrumentos de medición simples. El método de cambio de fase con alta precisión analítica se utiliza generalmente para medir la forma de la cara final de los conectores de fibra óptica.
Cabe señalar que la conexión de fases es un proceso complejo. La elección de diferentes algoritmos de conexión de fases conducirá a diferentes velocidades de cálculo y estabilidad.
(2) Ajuste de inclinación del escenario
El ajuste de inclinación del escenario es una tecnología clave. Si la precisión del ajuste de inclinación del escenario no es alta, afectará en gran medida la precisión de la medición de la excentricidad del vértice esférico, el ángulo APC y el ángulo de unión de posicionamiento. La Figura 4 es un esquema de la relación entre el ajuste de la inclinación y la precisión de la medición de la excentricidad del vértice esférico. Como se muestra en la Figura 4 (a), cuando se completa el ajuste de inclinación del banco de trabajo, el eje óptico del sistema óptico del interferómetro será paralelo al eje central de la férula del conector de fibra óptica que se va a probar. En este momento, cuando se gira el conector de fibra óptica que se va a probar, el vértice esférico de la cara extrema del conector de fibra óptica (el centro de la franja de interferencia anular, como el punto A o el punto B) girará alrededor del punto central. O de la fibra óptica, formando un círculo con el punto O como centro. La excentricidad del vértice medida OA u OB será la misma que la excentricidad del vértice real. En otras palabras, no importa en qué ángulo se gire el conector de fibra óptica, el valor medido de excentricidad del vértice no cambiará mucho. Por el contrario, como se muestra en la Figura 4 (b), cuando el ajuste de inclinación del escenario es incompleto, el eje óptico del sistema óptico del interferómetro se cruzará en ángulo con el eje central de la férula del conector de fibra óptica bajo prueba. . En este momento, cuando se gira el conector de fibra óptica bajo prueba, el vértice esférico de la superficie del extremo del conector de fibra óptica (el centro de la franja de interferencia anular, como el punto A, el punto B, el punto C o el punto D) rodeará un centro O* que es diferente del centro O de la fibra óptica. Gire para formar un círculo con O* como centro. Obviamente, los valores de excentricidad del ápice OA, OB u OC medidos en diferentes posiciones serán diferentes de la excentricidad del ápice real OD. Es decir, cuando se gira el conector de fibra óptica, el valor medido de excentricidad del ápice cambiará significativamente. A partir de este fenómeno, también podemos obtener un método para verificar si se completó el ajuste de inclinación del escenario. Es decir, se gira el conector de fibra óptica y se mide a su vez la excentricidad del vértice. Si la excentricidad del ápice medida cambia muy poco, el ajuste de inclinación de la platina está completo. Por el contrario, el ajuste de la inclinación del escenario es incompleto. Para mejorar la precisión del ajuste de la inclinación del escenario, Fuji Photo Optical Machinery Co., Ltd. ha desarrollado una tecnología de ajuste de inclinación del escenario de alta precisión y fácil de operar (se han solicitado múltiples patentes)7, 8, que Puede lograr ajustes que son mucho más altos que los de los métodos de ajuste generales.
(3) Reproducibilidad de la medición
La repetibilidad de la medición tiene un gran impacto en la precisión de la medición de los detectores de extremo de conector de fibra óptica. Tomando como ejemplo la excentricidad del ápice, la precisión de la repetibilidad de la medición de los detectores de extremo de conector de fibra óptica producidos por la mayoría de los fabricantes es de alrededor de 5 μm. Estos datos se pueden encontrar fácilmente en los sitios web de varios fabricantes. Algunos fabricantes miden la reproducibilidad mediante la desviación estándar σ. Según el método de cálculo de la teoría del error, el error máximo de reproducibilidad de la medición en este momento puede alcanzar 3 σ, que es de aproximadamente 6 μm.
Generalmente es imposible exigir que la precisión de la medición del instrumento de medición sea mayor que la precisión de la reproducibilidad de la medición. Por lo tanto, la precisión de la repetibilidad es uno de los indicadores más importantes para medir la precisión de las mediciones de los instrumentos de medición.
La precisión de reproducción de la medición del detector de extremo del conector de fibra óptica está determinada principalmente por la precisión de reproducción de la medición del interferómetro de detección de extremo del conector de fibra óptica (compuesto por la precisión del cambio de fase de PZT, cámara CCD e imagen). Convertidor A/D de tarjeta Determinado por la precisión, el ruido del circuito de medición, el entorno de medición como vibración, cambios de temperatura, etc.) y la precisión de posicionamiento del accesorio de fijación del conector de fibra óptica en el banco de trabajo. Además, debido a la incertidumbre en el ángulo de la dirección de rotación del conector de fibra óptica (excepto el conector de fibra óptica APC) insertado en el dispositivo, la precisión del ajuste de inclinación del banco de trabajo también afectará la precisión de la repetibilidad de la medición.
Para la reproducibilidad de las mediciones del interferómetro, el conector de fibra óptica se puede fijar en el soporte del banco de trabajo y las mediciones se pueden repetir sin tener que retirar el conector de fibra óptica. Luego, las mediciones se procesan para evaluar la reproducibilidad de las mediciones del propio interferómetro. En general, los interferómetros desarrollados basándose en tecnología moderna de medición de interferómetros y tecnología de análisis de franjas de interferencia tienen una alta repetibilidad de medición. Sin embargo, debido a un diseño óptico y una disposición de la trayectoria óptica inadecuados, los interferómetros de algunos fabricantes son muy sensibles a la vibración, lo que afecta la precisión de reproducción de las mediciones del interferómetro.
En cuanto a la precisión de posicionamiento del accesorio del conector de fibra óptica, el conector de fibra óptica bajo prueba se puede enchufar y desenchufar varias veces, y el mismo conector de fibra óptica se puede medir repetidamente.
Luego se procesaron las mediciones para evaluar la precisión de posicionamiento del dispositivo de fijación del conector de fibra óptica. Cabe señalar que la precisión del ajuste de inclinación del escenario también se verá afectada por la precisión de posicionamiento del dispositivo fijo, porque la mayoría de los dispositivos estándar, como los conectores de fibra óptica estándar, se utilizan para ajustar la inclinación del escenario. Por lo tanto, mejorar la precisión de posicionamiento del dispositivo fijo es la clave para mejorar la precisión de la medición de todo el detector de extremo del conector de fibra óptica. Para mejorar la precisión de posicionamiento del dispositivo, Fuji Photo Optical Machinery Co., Ltd. ha desarrollado una lámpara con alta precisión, operación simple y alta confiabilidad.
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