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【關鍵詞】光纖端面自動化測試；偏振相關損耗；插損測試回損測試

1引言

光纖端面拋光技術在光纖連接器、光分路器等光學器件加工和制作工程中是十分重要的，拋光后的光纖端面質量是否滿足要求，還需要進行可靠的檢測來進行判定。目前對光纖端面檢測技術手段的需求非常迫切，傳統的光纖端面檢測需要人工從研磨盤挨個取下，再接入光纖端面檢測設備進行端面檢測，如還需要測試其他光學指標，則再接入其他相應設備或系統中，基本上全靠人工測試，測試效率非常低。本文實現的光纖端面自動檢測技術是一款集數據采集、圖像識別、軟件、光測試器件于一體的綜合測試技術，是專門為檢測光器件的光纖端面、插入損耗、回波損耗等指標而設計的一項新技術。通過相應的檢測手段和軟件控制，可實現自動化管理、一鍵式測試、數據可追溯等功能，本文提供的自動化檢測手段減少了人工干預，讓計算機代替人工操作，降低了人工成本和測試的硬件成本，使生產效率得到了極大的提高。

2光纖端面自動檢測技術設計方案

在本文實現的測試系統中，盡可能的讓計算機成為測試的主體，盡量減少人工操作，通過靈活的軟件及硬件組合，能快速地應用于器件的插損、回損、光纖端面質量等光學指標的測試，計算機代替人工操作，能更好地實現測試的準確性，提高測試效率，降低生產測試成本。本文實現的測試系統原理如圖1所示。整個系統采用計算機為處理控制中心，所有數據均通過計算機進行采集和處理，不同功能配備不同的硬件設備，整個系統硬件設備由三部分組成：圖像采集、插回損模塊、其他輔助設備，待測器件經過端面檢測設備，數據由軟件中心進行記錄，自動分辨出端面合格產品和不合格產品，合格則進行下一步測試，由插回損設備以及其他輔助設備，測試出器件的插回損、偏振等其他參數指標，軟件處理中心將數據進行記錄，方便用戶進行數據查詢、打印以及其他管理工作。現在介紹各個模塊的工作原理及實現方法。

2.1光纖端面測試

將待測器件的端面放入端面檢測系統中，CCD將端面的圖片通過圖像采集卡傳輸到軟件處理中心，處理中心將接收到的圖像與標準端面的圖像進行對比，將采樣的圖像轉換為與標準圖片相同大小，把圖像進行灰度化和二值化，并將圖像進行區域劃分，根據相似度公式進行相似度比較，根據統計結果判定采樣的端面是否合格，合格產品進入下一環節測試，并將合格產品圖片進行存儲記錄。其工作流程如圖3所示。圖像采集獲取到光學放大系統傳來的圖像后，交給PC軟件對圖像進行處理和分析，最后將分析結果進行存儲記錄，以進行后續操作。

2.2插入損耗、回波損耗測試

在本系統中，插損和回損采用自動測試方式，插損、回損測試的實現原理如圖4所示。插入損耗和回波損耗測試的硬件框圖如圖4所示，由光源、光路選擇模塊、分光器以及功率采集單元構成。走向可由光功率采集模塊采集到不同功率值，通過輔助參數和相應的數學計算即可測量出被測器件連接到功率模塊端的端面回損值。回波損耗測試方法：本文采用功率計測量計算方法測量回損，控制中心通過光路選擇模塊改變光路路由，采集到經過待測器件的入射光功率和反射光功率，進行計算即可測量出被測器件連接到功率模塊端的端面回損值，計算公式：RL(dB)=－10lg(反射光功率/入射光功率)*光路選擇模塊衰減系k+校準參數具體測量步驟如下：控制光路選擇模塊，讓功率采集單元測量出光源進入待測器件之前的入射光功率值Pin，在控制光路選擇模塊讓光源經過待測器件端面反射進入功率采集單元，測量出經過待測器件的反射光功率Pr。控制光路選擇模塊經過校準件測出相應的入射功率PCI，反射功率PCR，與定標回損測量儀器值進行比較獲得校準參數RLref，以及光路選擇模塊的衰減系數k。代入回損計算公式即可算出待測器件的回波損耗。插入損耗測試方法：控制光路選擇模塊讓光源直接進入功率采集單元，測量出進入待測器件之前的入射光功率PIN，接入待測器件后，控制光路選擇模塊讓光源經過待測器件再進入功率采集單元，測量出經過待測器件后的輸出光功率POUT，則插損為IL=10log(POUT/PIN)-ILreff。其中ILreff為插損修正值，可通過與定標功率計進行比較獲得。通過控制光路選擇開關的切換，可以次方法逐個測試所有待測器件的插入損耗。

2.3偏振相關損耗測試

偏振相關損耗是衡量無源光器件性能的一個重要參數，系統及器件的偏振特性是影響傳輸質量的重要因素，目前很多無源器件生產廠家及使用無源器件的系統商都將偏振相關損耗定為一個必不可少的測試參數。我們一般情況下定義的偏振相關損耗是指，當輸入偏振狀態從一個狀態變化到另一個狀態時，引起的插入損耗的變化，將在偏振狀態改變時引起的插入損耗最大值與最小值的差作為器件的偏振相關損耗。國內偏振相關損耗測試主要使用了機械式和電動式兩種偏振控制器來實現。本文實現的系統采用的式電動式偏振控制器來改變輸入偏振態，從而實現偏振相關損耗的測試，本系統采用的電動偏振控制器內含四個獨立的光纖擠壓器，可通過改變每個擠壓器的輸入電壓讓擠壓器快速變化擠壓控制器內部的光纖，當光纖在某一方向受壓時，被擠壓段產生雙折射現象，通過彈光效應來產生相位延遲從而改變偏振態。

2.4其他輔助設備

上述測試方法是針對單通道的測試，如果針對多通道測試，可由控制中心外加輔助設備完成，輔助設備控制研磨盤上的光纖端面進行轉動，轉動一次測試一個通道的值，最后將所有測試結果進行匯總得出整個器件的測試數據。如圖5所示，以圓中心為軸，由步進電機帶動整個圓盤的轉動完成整個測試。

2.5系統軟件設計

系統軟件為本系統的核心，本系統中，系統軟件采用的是目前最流行的windows平臺開發程序VisualStudio軟件，它包括了整個軟件生命周期中所需要的大部分工具。它將控制各功能模塊按照測試案例的流程進行操作，并將采集的數據按照參數的數學模型進行計算并將結果按照數字或者圖形的方式進行顯示和儲存。并向提供管理功能，系統軟件的測量界面如圖6所示。整個測試系統主要包括以下功能：系統設置、圖像采集、圖像處理、數據采集、數據管理等。

2.5.1系統設置（1）合格門限設置設置IL、RL、端面潔凈度判定門限，超過門限進行報警。（2）測試類型設置設置需進行的數據測試類型，可以選擇僅光纖端面檢測、插損檢測、回損檢測，也可以進行組合測試。

2.5.2數據管理（1）數據查找功能。通過查找條件進行數據查找。（2）數據判定功能。自動篩選數據列表中不合格器件數據。（3）數據刪除功能。根據需要刪除或者清空存儲數據。（4）導出數據功能。將數據導出到Excel格式。（5）打印數據功能。根據報表模板打印當前數據

3結束語

本文實現的光纖端面自動檢測技術，軟件使用VisualStudio為軟件開發平臺，根據測試需求，將系統實現的功能模塊化，盡可能地讓計算機代替人工操作，減少人工干預，讓計算機和軟件成為測試的主體，數據采集后由軟件實現分析、總結、顯示及存儲等功能。本方案的實現，不但提高了生產測試的效率，也降低了測試成本，還提高了測試的準確性。隨著應用技術的發展，對光器件的測試要求也日新月異。今后在本系統的基礎上，將增加對一些特殊要求的器件的測試，將測試系統進行測試與管理分離，讓其能更快速地應用于各種光器件的測試場合

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作者：高洪明  李云燕 單位：中國電子科技集團公司第三十四研究所