一种基于白光干涉测试系统的中心波长误差补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于白光干涉测试系统的中心波长误差补偿方法，属于光纤端面测量仪技术领域。所述的解算方法首先通过相移器来改变参考光束和测试光束之间的光程差，同时采集若干幅干涉图，然后对干涉图进行求解得到光纤端面的高度。基于Carré相移算法对提取到的光强极大值进行相位修正，由于光源的中心波长存在标定误差而影响计算精度，因此首先使用单刻线标准样块校准压电陶瓷步距，通过校对后的步距对波长进行在线的标定。可以减小由于光源特性及环境扰动所带来的误差，提高计算精度。

主权项

一种基于白光干涉测试系统的中心波长误差补偿方法，包括以下几个步骤：第一步，标定压电陶瓷马达步距；首先，通过单刻线标准样块标定压电陶瓷马达的步距，压电陶瓷马达的步距为：$d=\frac{H}{|N_1-N_2|}$其中，N₁、N₂为对同一行刻线内的点以及刻线外的点分别提取其光强极值对应的图像帧数，H为刻线深度；第二步，以标定好的步距在线实时标定白光光源的中心波长；在对被测物进行扫描时，提取到零级条纹所包含的图片帧数P，实时计算中心波长$\bar{\lambda }=2P\times d$第三步，基于Carré相移算法利用提取到的波长解算相对高度；获取两束光振动合成的光的强度值：式中：I_a表示由光纤表面反射的光的光强值，I_b表示由参考镜反射的光的光强值，I表示合成的光的强度值，表示经过分光镜到达被测物的反射后的光与经过分光镜到达参考经反射后的光的位相差，设：$I_{max}=I_a+I_b+2\sqrt{I_a{I}_b}$$I_{min}=I_a+I_b-2\sqrt{I_a{I}_b}$$\gamma =\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}$其中，I_max为光强极大值，I_min为光强极小值，γ为干涉条纹对比度；令I₀＝I_a+I_b，得到：当光程差为零时，即为零时，光强度为峰值；对相位提取误差φ，进行修正，压电陶瓷步距为d，两相邻图像之间的相位变化为则相位变化为：其中，为相位变化值，ε表示压电陶瓷线性误差；基于Carré相移算法对提取到的光强极大值进行相位修正，其基本原理如下：其中：I_bg为背景光强值，I_‑3、I_‑1、I₁、I₃分别为相对于所定位的零级条纹光强值前3帧、前1帧、后1帧、后3帧对应的光强值；解得${\tan }^2\phi =\frac{\left|\right[(I_{-3}-I_3)+(I_{-1}-I_1)\left]\right[3(I_{-1}-I_1)+(I_{-3}-I_3)\left]\right|}{{[(I_{-1}+I_1)+(I_{-3}+I_3)]}^2}$通过对相位的解算，得到被测物的相对高度：$h=N\times d-\frac{\bar{\lambda }}{4\pi }\phi$其中，h为相对高度，N为光强极大值对应的图片帧数。