透明光通信器件自动装配边缘检测技术研究

发布时间：2021-09-07 07:43

　　针对透明光通信器件传统手工对准耗时长、成品率低和一致性差等问题,通过研究透明光通信器件的自动装配要求,建立透明光通信器件的边缘模型和耦合模型,采用重叠积分法分析边缘误差对耦合损耗的影响,设计了一种基于数字图像的透明光通信器件边缘检测方案。实验结果表明:该方案能够很好地检测到复杂背景下透明光通信器件的边缘,且能够满足对准偏差的精度要求,为透明光通信器件全自动装配的智能对准系统研究提供支撑,具有重要的工程应用意义。 

【文章来源】：光通信技术. 2020,44(06)北大核心

【文章页数】：5 页

【图文】：

光通信器件三维边缘模型

光通信器件装配过程中，最常见的就是光纤与光器件的耦合对准，本文以光纤与光器件（铌酸锂晶体）的耦合对准为例说明。在实际的耦合对准过程中，光纤与光器件径向的偏离程度r、端面的间隙d和倾斜的角度θ都会影响系统的对准精度，如图2所示。如果对准系统光轴没有精确耦合，即入射光波与光纤端面会存在着对准误差。对准误差大致分为3种情况[8,9]：轴向偏差、径向偏差和角度偏差。误差的存在将会引起激光信号能量的衰减，从而会导致光耦合效率的下降，直接影响到光通信器件产品装配的性能。理想的耦合应该效率高并能获得尽可能大的输出光功率，以提高传输距离和提高系统的信噪比。经过理论分析可知，轴向误差减少1μm，耦合效率大约提高0.3%；径向偏差减少1μm，耦合效率大约提高9%；角度偏差减少0.001°，耦合效率大约提高0.7%。通过比较轴向偏差和径向偏差可知，系统对径向偏差的要求要大于对轴向偏差的要求。

在光纤与光器件的连接处，耦合系统装配会使两元件光轴角度倾斜θ，该倾斜角度引起的光功率损耗称为倾斜损耗，也称为角度偏差。其倾斜损耗αθ表示为[8,11]:图4 径向偏差对耦合效率和耦合损耗的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]单通道光纤旋转连接器内部耦合损耗的分配优化设计研究[J]. 邬华春,姚志,任俊鹏,薛红杰.  西安航空学院学报. 2018(05)
[2]基于数字图像的保偏光纤与Y型波导耦合损耗分析[J]. 李亮,宋凝芳,冯迪,张春熹.  中国激光. 2018(11)
[3]基于图像的保偏光纤尾纤定位技术[J]. 房启蒙,冯迪,于文海,梁日,杨德伟,宋凝芳.  光电子技术. 2018(02)
[4]浅谈现代光纤通信传输技术应用[J]. 张欣然.  数字通信世界. 2018(01)
[5]基于Hough变换的高精度机器视觉对准系统的研究[J]. 魏丽,郭玉静,陆向宁.  应用光学. 2017(06)
[6]光波导器件边缘的高精度直线检测[J]. 吕文,郑煜,王丽军,李继攀,段吉安.  中南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[7]光波导-单模光纤的直接耦合[J]. 马慧莲,杨建义,李瑾,王明华.  光通信研究. 2000(03)

硕士论文
[1]光纤—光波导自动耦合技术控制系统的研究[D]. 李颖.北京交通大学 2018



本文编号：3389148