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专利号: 2020101227893
申请人: 江苏师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 光学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,所述方法具体包括如下步骤:S1:对飞秒激光直写光纤光栅制备装置中的可见光成像光路进行准直;

S2:通过所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置中的计算机,打开CCD相机配套的成像软件,开启所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置的实时捕捉影像模式;

S3:通过所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置,得到聚焦在光纤中轴线上的成像图片和成像图片对应的特征曲线;

S4:根据所述成像图片和特征曲线,获取光纤中心轴线轨迹坐标,得到光纤上待刻光纤光栅长度的中心轴线轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,在所述步骤S1中,所述准直后的可见光成像光路,具体为:可见光光束经过所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置中的聚焦透镜后,进入二向色镜中,通过所述二向色镜的高透,垂直入射所述CCD相机的成像芯片中心。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,在所述步骤S3中,得到聚焦在光纤中轴线上的成像图片和成像图片对应的特征曲线,具体如下:S3.1:调整所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置中三维位移平台的X轴、Y轴和Z轴位置,在所述成像软件中得到光纤的成像图片;

S3.2:根据所述光纤的成像图片,在所述光纤的成像图片上做一条横穿光纤且垂直光纤轴向的参考线,同时通过图像处理软件,获得沿参考线的强度分布曲线;

S3.3:调节所述三维位移平台的Y轴位置,完成所述光纤在三维位移平台中XY平面内Y轴中心位置的准直,得到所述光纤在XY平面内Y轴的中心位置坐标;

S3.4:将所述三维位移平台的Y轴移至光纤在XY平面内Y轴的中心位置坐标处,调节所述三维位移平台的Z轴位置,完成所述光纤在三维位移平台中XZ平面内Z轴中心位置的准直,得到所述光纤在XZ平面内Z轴的中心位置坐标;

S3.5:将所述三维位移平台的Y轴移至光纤在XY平面内Y轴的中心位置坐标处,所述三维位移平台的Z轴移至光纤在XZ平面内Z轴的中心位置坐标处,重复步骤S3.1和步骤S3.2,获得所述位置的成像图片和沿参考线的强度分布曲线,即为所述聚焦在光纤中轴线上的成像图片和成像图片对应的特征曲线。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,在所述步骤S3.1中,调整所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置中三维位移平台的X轴、Y轴和Z轴位置,具体为:任意设置所述三维位移平台的移动步长和速度,同时左右移动所述三维位移平台的X轴,前后移动所述三维位移平台的Y轴,直至在所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置的待刻光纤光栅的起点位置位于聚焦透镜的正下方,再上下移动所述三维位移平台的Z轴。

5.根据权利要求3所述的一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,在所述步骤S3.2中,所述沿参考线的强度分布曲线中的离散峰为折射率跳变界面,峰值幅度大小与光纤中相邻材料之间折射率的差值大小相关。

6.根据权利要求3所述的一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,在所述步骤S3.3中,得到所述光纤在XY平面内Y轴的中心位置坐标,具体如下:S3.3.1:根据所述光纤的纤芯直径大小,获取三维位移平台中Y轴的第一个移动步长大小,具体为:dy0=2*Dcore

其中:dy0为三维位移平台中Y轴的第一个移动步长大小,Dcore为光纤的纤芯直径大小;

S3.3.2:根据所述三维位移平台中Y轴的第一个移动步长大小,将所述Y轴向任意方向移动dy0,同时重复步骤S3.2,得到沿参考线的强度分布曲线;

S3.3.3:根据所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置中飞秒激光中心波长的大小,设置三维位移平台中Y轴的第二个移动步长大小,并将所述三维位移平台中Y轴的第二个移动步长大小标记为dy1;

S3.3.4:根据所述Y轴移动第一个移动步长大小时的方向,向所述方向的反方向移动dy1,同时重复步骤S3.2,得到沿参考线的强度分布曲线;

S3.3.5:重复步骤S3.3.4操作M-Y次,将所有所述沿参考线的强度分布曲线进行比较,当纤芯位置的峰值大小和包层界面位置的峰值大小相接近时,所述强度分布曲线对应的Y轴坐标即为光纤在XY平面内Y轴的中心位置坐标。

7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,在所述步骤S3.4中,得到所述光纤在XZ平面内Z轴的中心位置坐标,具体如下:S3.4.1:将所述三维位移平台的Y轴移至光纤在XY平面内Y轴的中心位置坐标处,同时通过所述光纤的纤芯直径大小,设置三维位移平台中Z轴的第一个移动步长大小,具体为:dz0=Dcore

其中:dz0为三维位移平台中Z轴的第一个移动步长大小,Dcore为光纤的纤芯直径大小;

S3.4.2:根据所述三维位移平台中Z轴的第一个移动步长大小,将所述Z轴向任意方向移动dz0;

S3.4.3:判断所述光纤位置是否位于聚焦透镜的聚焦范围内,若位于,则根据Z轴移动第一个移动步长大小时的方向,向所述方向的反方向移动2dz0,若不位于,则所述Z轴保持不动;

S3.4.4:重复步骤S3.2,得到沿参考线的强度分布曲线;

S3.4.5:根据所述飞秒激光直写光纤光栅制备装置中飞秒激光中心波长的大小,设置三维位移平台中Z轴的第二个移动步长大小,并将所述三维位移平台中Z轴的第二个移动步长大小标记为dz1;

S3.4.6:根据所述光纤位置判断后Y轴移动的方向,向所述方向的反方向移动dz1,同时重复步骤S3.2,得到沿参考线的强度分布曲线;

S3.4.7:重复步骤S3.4.6操作M-Z次,将所有所述沿参考线的强度分布曲线进行比较,当纤芯位置的峰值大小和包层界面位置的峰值大小均由大变小时,直至消失的临界点所在的强度分布曲线对应的Z轴坐标,即为所述光纤在XZ平面内Z轴的中心位置坐标。

8.根据权利要求7所述的一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,所述M-Y的大小和M-Z的大小,具体为:其中:M-Y为重复步骤S3.3.4操作的次数,M-Z为重复步骤S3.4.6操作的次数,dy0为三维位移平台中Y轴的第一个移动步长大小,dy1为三维位移平台中Y轴的第二个移动步长大小,n为非零的自然数,dz0为三维位移平台中Z轴的第一个移动步长大小,dz1为三维位移平台中Z轴的第二个移动步长大小。

9.根据权利要求7所述一种基于图像识别技术自动完成光纤纤芯中轴线寻迹的方法,其特征在于,在所述步骤S4中,得到所述光纤上待刻光纤光栅长度的中心轴线轨迹,具体如下:S4.1:调整所述三维位移平台中的X轴,得到光纤光栅起点位置的光纤成像图片,同时重复步骤S3.2-步骤S3.5,得到所述光纤光栅起点位置的中心轴线坐标,并将所述中心轴线坐标进行保存;

S4.2:设置所述三维位移平台中X轴的移动步长为dx,并将所述X轴向正方向移动dx,同时重复步骤S4.2,得到所述位置的中心轴线坐标,并将所述中心轴线坐标进行保存;

S4.3:重复步骤S4.2,直至所述X轴位置到达光纤终点;

S4.4:根据得到的所有所述中心轴线坐标,通过二项式拟合公式进行拟合,得到所述光纤上待刻光纤光栅长度的中心轴线轨迹。