光強(qiáng)極值法測量錐型光纖半徑的理論與技術(shù)研究.pdf

1、錐型光纖作為一種特殊的光纖，普遍應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、近場光學(xué)顯微鏡以及光孤子通信等領(lǐng)域。而對于錐型光纖半徑的準(zhǔn)確測量，是研究錐型光纖特性以及提高其生產(chǎn)質(zhì)量的前提和保證。本文在國內(nèi)外光纖半徑測量技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究基于光散射原理的光強(qiáng)極值法，并對其測量方案進(jìn)行改進(jìn)，以提高測量的速度和精確度。該方案將測量過程分為半徑數(shù)據(jù)庫建立、圖像處理和數(shù)據(jù)匹配三大部分進(jìn)行研究。
　　(1)根據(jù)散射原理公式建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫：從基本的波動方程出發(fā)，分析了高

2、斯光束透過均勻透明的錐型光纖介質(zhì)后透射、衍射光的復(fù)雜疊加過程，并引入相關(guān)函數(shù)對散射公式進(jìn)行近似求解。然后，通過原理公式，在給定的半徑取值范圍內(nèi)，獲取每一半徑值所對應(yīng)的散射光強(qiáng)值與散射角關(guān)系圖譜，并從圖譜中提取每一個光纖半徑的一套散射角數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫。
　　(2)搭建實(shí)驗(yàn)平臺獲取散射圖像并進(jìn)行相關(guān)圖像處理：本文實(shí)驗(yàn)中所使用的光纖采用了中國航空自動控制第618研究所的單模錐型光纖，對其錐區(qū)半徑進(jìn)行了測量實(shí)驗(yàn)。測量系統(tǒng)包括：激光光源整

3、形系統(tǒng)、柱面透鏡望遠(yuǎn)系統(tǒng)以及圖像采集系統(tǒng)。其中，對于激光光源束腰半徑的透鏡變換過程、柱面透鏡望遠(yuǎn)系統(tǒng)的參數(shù)選擇等方面進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算分析。之后，由工業(yè)相機(jī)拍攝得到散射條紋圖像，對圖像進(jìn)行了以下方案的預(yù)處理：先轉(zhuǎn)換圖像格式，再截取圖像，分別采用直方圖均衡化、均值濾波、低通濾波和中值濾波四種平滑濾波方法處理后，通過比較，選擇了先直方圖均衡化，再使用中值濾波進(jìn)行圖像處理。將處理過的散射圖像中的單列光強(qiáng)極值圖像用平滑濾波算法進(jìn)行平滑整形，并從中