专利名称：一种窄带滤光片的自动检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学元件的检测装置，尤其是涉及一种窄带滤光片的自动检测装置。
背景技术：
随着光通信产业的发展，密集波分复用技术(DWDM)已成为其中的关键技术之一，而作为组成密集波分复用器的分波器和合波器，具有多种可以选择的技术方案，其中最为成熟的技术方案之一是窄带滤光片技术，也是人们目前应用最为广泛的方案，这种技术涉及到关键的光学元件——窄带滤光片。窄带滤光片的制造非常复杂，它需要在一个8～10mm厚的大块的玻璃基片上镀上多达百层以上的高质量的多层介质膜，然后磨去大部分的玻璃基片，再将研磨后的大块滤光片切割成多块1.4mm×1.4mm的小滤光片，然后在光线以0～5度角入射的情况下，逐个测量小膜片的透过率曲线，计算出中心波长和透过率曲线的特征宽度，然后判定出合格的产品。在这一过程中，如何对小滤光片进行快速准确的检测以保质保量地筛选出合格的滤光片，对于保证产品的产量和质量，以及降低产品的成本都具有非常重要的意义。现有的检测小滤光片的手段主要还是采取人工逐片检测的方法，这种方法的缺陷是检测速度慢，检测精度低，一个企业往往需要大量的产品检测人员，这些因素的制约使检测成为大规模的工业化生产的“瓶颈”。此外，在完成大块玻璃基片的镀膜之后，也需要对大块滤光片在中心波长处的透过率的分布进行检测分析，即能够很好地掌握透过率符合成品标准的基片的分布区域，以便能够有目的地进行随后的切割加工，尽可能地提高成品率，同时也能够对镀膜的情况进行分析，以便通过修改膜系等技术条件，来使镀膜工艺达到较为理想的状态。为了解决这一问题，人们致力于寻找一种快速准确的检测方法，但一直未能获得较为理想的高精度快速检测装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种窄带滤光片的自动检测装置，它能够快速准确地检测镀膜后的大块滤光片，也能够快速准确地检测切割后的小滤光片，能够有效地应用在工业化生产中。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种窄带滤光片的自动检测装置，包括工作平台、光源和光信号检测仪，还包括计算机和控制器，所述的光源、所述的光信号检测仪和所述的控制器分别通过各自的通信接口与所述的计算机连接，所述的工作平台包括底座和支撑台，所述的支撑台与一个载物台刚性固定连接，所述的支撑台上设置有纵向移动机构和横向移动机构，所述的底座上设置有支架，所述的支架的上端设置有U型探臂，所述的探臂上设置有光信号入射准直器和光信号出射准直器，所述的光信号入射准直器通过入射光纤与所述的光源相连，所述的光信号出射准直器通过出射光纤与所述的光信号检测仪相连，所述的光信号出射准直器接收所述的光信号入射准直器出射的光线，所述的控制器与所述的纵向移动机构和所述的横向移动机构连接，所述的计算机编制有如下功能程序(1)输出控制信号给所述的控制器来控制所述的纵向移动机构和所述的横向移动机构，(2)控制所述的光源输出波长范围在1200nm～1650nm范围内的单色光，(3)接收并处理所述的光信号检测仪检测的信号。
所述的纵向移动机构包括第一电机、纵向导轨和纵向丝杠，所述的第一电机与所述的控制器连接，所述的控制器控制所述的第一电机旋转，所述的第一电机带动所述的纵向丝杠旋转，使所述的支撑台沿所述的纵向导轨移动。
所述的横向移动机构包括第二电机、横向导轨和横向丝杠，所述的第二电机与所述的控制器连接，所述的控制器控制所述的第二电机旋转，所述的第二电机带动所述的横向丝杠旋转，使所述的纵向导轨沿所述的横向导轨移动。
所述的探臂与所述的支架通过旋转调节器连接固定，所述的旋转调节器设置有角度调节旋钮和角度微调旋钮。
所述的所述的光信号出射准直器通过设置在一个固定座上的出射夹具固定在所述的探臂上，所述的固定座设置有倾角调节旋钮和位置调节旋钮。
所述的光源可以是可调谐的半导体激光器，也可以是ASE宽带光源。
所述的光信号检测仪可以是高精度、高分辨率的光谱分析仪，也可以是可对某一频率范围的光连续进行光功率测量光功率计。
所述的计算机具有以下功能程序①启动后首先确定检测的方式是否波长扫描方式；②如果是则输入波长扫描范围边界值和相邻的检测位置所需要的机械移动间隔值，如果不是波长扫描方式则输入中心波长；③输入机械移动范围的边界值；④输入机械移动的起始位置值；⑤输入机械移动速度；⑥发送指令代码；⑦测量；⑧接收并处理光信号检测仪的信号；⑨判断测量是否完成，是则打印数据并结束，否则返回到⑦。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过将计算机与控制器、光源和光信号检测仪相互连接，在工作平台中设置一个支撑台和一个相对于支撑台能够作纵向和横向移动的载物台，纵向移动机构和横向移动机构与控制器相连，而光源输出波长范围在1200nm～1650nm范围内的单色光，通过在计算机中编制有相应的程序来输出控制信号分别给控制器和光源，可以实现对用于DWDM系统的窄带滤光片上相应位置处的一定范围的波长透过率的自动检测和对相应的波长值在整个大块滤光片上各点处的透过率值的自动检测，由此可以大大提高对小块窄带滤光片的检测速度，从而在窄带滤光片的生产过程中提高判定合格产品时的检测效率，并同时能够在同一台检测装置上对尚未切割的大块的半成品滤光片进行快速准确的检测，不仅可以对后续的切割工作进行有益地指导，而且可以帮助人们很好地判断镀膜的情况，以便有的放矢地修正各项镀膜技术参数；用电机、导轨和丝杠来构成移动机构，可以使移动的距离更加准确；而设置光信号入射准直器和光信号出射准直器的探臂与支架通过设置有角度调节旋钮和角度微调旋钮的旋转调节器连接固定，可以方便地进行任意入射角度的透过率的检测；而光信号出射准直器通过设置在一个有倾角调节旋钮和位置调节旋钮的固定座上的出射夹具固定在探臂上，则可以针对不同厚度的滤光片的检测，适当地调整光信号出射准直器以使接收的检测信号具有尽可能强的能量，以此来修正由于滤光片的厚度所引起的出射光线的偏移，同时，在检测装置初始调整时，也可以比较方便地使接收的光信号的强度尽可能地大，此外，它也能方便地用于检测装置使用过程中的临时校正。
图1为发明结构示意图；图2为本发明的工作平台的结构示意图；图3为图2中U型探臂的A向视图；图4为图2中载物台的B向视图；图5为本发明的计算机程序逻辑图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一如图所示，一种窄带滤光片的自动检测装置，包括工作平台1、光源2和光信号检测仪3、控制器4和计算机5，光源2是加拿大EXFO公司产的型号为FLS-2600系列可调谐激光器，光信号检测仪3是日本ANDO电子有限公司产的型号AQ6317B的光谱分析仪，计算机5通过连接线分别与光源2、光信号检测仪3和控制器4的RS-232C通信接口连接，光源2可以输出波长范围在1200nm～1650nm内的任意的单色光，在计算机程序的控制下，它可以输出确定波长的单色光，也可以在一个确定的波长范围内连续扫描，光信号检测仪3可以接收检测的光信号，并将接收的信号输入到计算机5进行分析处理，工作平台1包括底座11和支撑台12，支撑台12与一个载物台13刚性固定连接，载物台13上设置有滤光片夹具14，底座11上设置有支架15，支架15的上端设置有U型探臂16，探臂16上设置有光信号入射准直器21和光信号出射准直器31，光信号入射准直器21通过入射夹具23固定在探臂16上，光信号出射准直器31通过设置在固定座33上的出射夹具36固定在探臂16上，光信号入射准直器21通过入射光纤22与光源2相连，光信号出射准直器31通过出射光纤32与光信号检测仪3相连，光信号出射准直器31接收光信号入射准直器21出射的光线，控制器4与第二电机41连接，横向导轨42固定设置在底座11上，纵向导轨43设置在横向导轨42上，横向丝杠44与纵向导轨43配合设置，第二电机41的轴与横向丝杠44连接，当第二电机41带动横向丝杠44转动时，纵向导轨43沿横向导轨42移动，控制器4还连接有第一电机45，支撑台12设置在纵向导轨43上，纵向丝杠46与支撑台12配合设置，第一电机45的轴与纵向丝杠46连接，当第一电机45带动纵向丝杠46转动时，支撑台12沿纵向导轨43移动，控制器4由计算机的程序控制，它输出的控制信号使第二电机41和第一电机45以确定的转速旋转确定的转数，探臂16与支架15通过旋转调节器17连接固定，旋转调节器17设置有角度调节旋钮18和角度微调旋钮19。角度调节旋钮18和角度微调旋钮19的作用是可以使探臂16作轴向的旋转，这样可以调整入射光相对于滤光片表面的入射角度，换言之，就是能够方便地检测各种入射角度的光透过率，光信号出射准直器31通过设置在固定座33上的出射夹具36固定在探臂16上，固定座33设置有倾角调节旋钮34和位置调节旋钮35，它们的作用是针对不同厚度的滤光片，通过调整倾角调节旋钮34和位置调节旋钮35，来修正由于滤光片的厚度所引起的出射光线的偏移，同时，在检测装置初始调整时，也可以比较方便地使接收的光信号的强度尽可能地大，此外，它也能方便地用于检测装置使用过程中的临时校正。计算机5具有以下控制程序①启动后首先确定检测的方式是否波长扫描方式；②如果是则输入波长扫描范围边界值λ1，λ2和相邻检测位置所需要的机械移动间隔值ΔX，ΔY，如果不是波长扫描方式则输入波长λ0；③输入机械移动范围的边界值X1，Y1，X2，Y2；④输入机械移动的起始位置值X0，Y0；⑤输入机械移动速度；⑥发送指令代码；⑦测量；⑧接收并处理光功率计的信号；⑨判断测量是否完成，是则打印数据并结束，否则返回到⑦。
使用上述检测装置的方法分为以下两种情况一、当需要检测大块的半成品滤光片时，将滤光片固定在滤光片夹具14上，手动调整角度调节旋钮18和角度微调旋钮19，以确定检测光的入射角度，当光信号检测仪3接收的光信号小于0度角入射的光信号的50％时，计算机发出警告信号，此时必须调整倾角调节旋钮34和位置调节旋钮35，来修正由于滤光片的厚度所引起的出射光线的偏移，确定为非波长扫描，此时在计算机中输入确定的波长λ0，控制光源2输出固定波长为λ0的光信号，输入机械移动的范围X1，Y1和X2，Y2，输入机械移动的起始位置X0，Y0，再输入机械移动的速度，点击检测命令或按回车键，即进入自动检测，此时控制器4就控制第一电机45旋转，使支撑台12沿纵向导轨43移动，完成从X1到X2的自动机械扫描，然后切换使控制器4控制第二电机41旋转，使纵向导轨43沿横向导轨42移动，完成从Y1到Y2的自动机械扫描，测量完毕后，最终计算机完成检测后会打印出检测的数据和曲线；二、当需要检测小块的窄带滤光片成品时，将放置有多块小块滤光片的检测盘固定在滤光片夹具14上，手动调整角度调节旋钮18和角度微调旋钮19，以确定检测光的入射角度，确定为波长扫描，此时在计算机中输入波长扫描范围λ1和λ2，并输入相邻检测位置所需要的机械移动的间隔ΔX，ΔY，输入机械移动的范围X1，Y1和X2，Y2，输入机械移动的起始位置X0，Y0，再输入机械移动的速度，点击检测命令或按回车键，即自动进入检测，此时控制器4控制第一电机45和第二电机41旋转使载物台移动到起始位置X0，Y0，然后光源2在λ1和λ2之间的范围内扫描，完成一次波长扫描后，控制器4控制第一电机45旋转，使支撑台12沿纵向导轨43移动距离ΔX，依次进行下去，完成从X1到X2的自动机械扫描后，回到起始位置X0，然后控制器4控制第二电机41旋转使纵向导轨43沿横向导轨44移动距离ΔY，重复循环后，在到达边界范围后，最终计算机完成检测后会打印出检测的数据和曲线。
实施例二如图所示，一种窄带滤光片的自动检测装置，包括工作平台1、光源2和光信号检测仪3、控制器4和计算机5，光源2是美国Agilent宽带光源，型号83437A，光信号检测仪3是美国Newport公司产，型号为1830-C的光功率计，计算机5通过连接线分别与光源2、光信号检测仪3和控制器4的RS-232C通信接口连接，光源2可以输出波长范围在1200nm～1650nm宽光谱光信号，光信号检测仪3可以接收检测的光信号，并将接收的信号输入到计算机5进行分析处理，在计算机程序的控制下，它可以检测固定波长的单色光，也可以在一个确定的波长范围内连续扫描，工作平台1包括底座11和支撑台12，支撑台12与一个载物台13刚性固定连接，载物台13上设置有滤光片夹具14，底座11上设置有支架15，支架15的上端设置有U型探臂16，探臂16上设置有光信号入射准直器21和光信号出射准直器31，光信号入射准直器21通过入射夹具23固定在探臂16上，光信号出射准直器31通过设置在固定座33上的出射夹具36固定在探臂16上，光信号入射准直器21通过入射光纤22与光源2相连，光信号出射准直器31通过出射光纤32与光信号检测仪3相连，光信号出射准直器31接收光信号入射准直器21出射的光线，控制器4与第二电机41连接，横向导轨42固定设置在底座11上，纵向导轨43设置在横向导轨42上，横向丝杠44与纵向导轨43配合设置，第二电机41的轴与横向丝杠44连接，当第二电机41带动横向丝杠44转动时，纵向导轨43沿横向导轨42移动，控制器4还连接有第一电机45，支撑台12设置在纵向导轨43上，纵向丝杠46与支撑台12配合设置，第一电机45的轴与纵向丝杠46连接，当第一电机45带动纵向丝杠46转动时，支撑台12沿纵向导轨43移动，控制器4由计算机的程序控制，它输出的控制信号使第二电机41和第一电机45以确定的转速旋转确定的转数，探臂16与支架15通过旋转调节器17连接固定，旋转调节器17设置有角度调节旋钮18和角度微调旋钮19。角度调节旋钮18和角度微调旋钮19的作用是可以使探臂16作轴向的旋转，这样可以调整入射光相对于滤光片表面的入射角度，换言之，就是能够方便地检测各种入射角度的光透过率，光信号出射准直器31通过设置在固定座33上的出射夹具36固定在探臂16上，固定座33设置有倾角调节旋钮34和位置调节旋钮35，它们的作用是针对不同厚度的滤光片，通过调整倾角调节旋钮34和位置调节旋钮35，来修正由于滤光片的厚度所引起的出射光线的偏移，同时，在检测装置初始调整时，也可以比较方便地使接收的光信号的强度尽可能地大，此外，它也能方便地用于检测装置使用过程中的临时校正。计算机5具有以下控制程序①启动后首先确定检测的方式是否波长扫描方式；②如果是则输入波长扫描范围边界值λ1，λ2和相邻检测位置所需要的机械移动间隔值ΔX，ΔY，如果不是波长扫描方式则输入波长λ0；③输入机械移动范围的边界值X1，Y1，X2，Y2；④输入机械移动的起始位置值X0，Y0；⑤输入机械移动速度；⑥发送指令代码；⑦测量；⑧接收并处理光信号检测仪的信号；⑨判断测量是否完成，是则打印数据并结束，否则返回到⑦。
使用实施例二的检测装置的方法与使用实施例二的检测装置的方法基本相同，不同之处在于，光源2输出的是一个高功率的宽带光谱信号，而计算机控制光功率计进行固定波长的检测或进行波长扫描。
权利要求
1.一种窄带滤光片的自动检测装置，包括工作平台、光源和光信号检测仪，其特征在于还包括计算机和控制器，所述的光源、所述的光信号检测仪和所述的控制器分别通过各自的通信接口与所述的计算机连接，所述的工作平台包括底座和支撑台，所述的支撑台与一个载物台刚性固定连接，所述的支撑台上设置有纵向移动机构和横向移动机构，所述的底座上设置有支架，所述的支架的上端设置有U型探臂，所述的探臂上设置有光信号入射准直器和光信号出射准直器，所述的光信号入射准直器通过入射光纤与所述的光源相连，所述的光信号出射准直器通过出射光纤与所述的光信号检测仪相连，所述的光信号出射准直器接收所述的光信号入射准直器出射的光线，所述的控制器与所述的纵向移动机构和所述的横向移动机构连接，所述的计算机编制有如下功能程序(1)输出控制信号给所述的控制器来控制所述的纵向移动机构和所述的横向移动机构，(2)控制所述的光源输出波长范围在1200nm～1650nm范围内的单色光，(3)接收并处理所述的光信号检测仪检测的信号。
2.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的纵向移动机构包括第一电机、纵向导轨和纵向丝杠，所述的第一电机与所述的控制器连接，所述的控制器控制所述的第一电机旋转，所述的第一电机带动所述的纵向丝杠旋转，使所述的支撑台沿所述的纵向导轨移动。
3.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的横向移动机构包括第二电机、横向导轨和横向丝杠，所述的第二电机与所述的控制器连接，所述的控制器控制所述的第二电机旋转，所述的第二电机带动所述的横向丝杠旋转，使所述的纵向导轨沿所述的横向导轨移动。
4.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的探臂与所述的支架通过旋转调节器连接固定，所述的旋转调节器设置有角度调节旋钮和角度微调旋钮。
5.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的光信号出射准直器通过设置在一个固定座上的出射夹具固定在所述的探臂上，所述的固定座设置有倾角调节旋钮和位置调节旋钮。
6.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的光源是可调谐的半导体激光器。
7.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的光源是ASE宽带光源。
8.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的光信号检测仪是光谱分析仪。
9.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的光信号检测仪是光功率计。
10.如权利要求1所述的一种窄带滤光片的自动检测装置，其特征在于所述的计算机具有以下功能程序①启动后首先确定检测的方式是否波长扫描方式；②如果是则输入波长扫描范围边界值和相邻的检测位置所需要的机械移动间隔值，如果不是波长扫描方式则输入中心波长；③输入机械移动范围的边界值；④输入机械移动的起始位置值；⑤输入机械移动速度；⑥发送指令代码；⑦测量；⑧接收并处理光信号检测仪的信号；⑨判断测量是否完成，是则打印数据并结束，否则返回到⑦。
全文摘要
本发明公开了一种窄带滤光片的自动检测装置，包括工作平台、光源和光信号检测仪，特点是还包括计算机和控制器，光源、光信号检测仪和控制器分别与计算机连接，工作平台的支撑台上设置有纵向移动机构和横向移动机构，光信号入射准直器通过入射光纤与光源相连，光信号出射准直器通过出射光纤与光信号检测仪相连，控制器与纵向移动机构和横向移动机构连接，在计算机中编制相应程序来控制控制器、光源和光信号检测仪，可以实现对滤光片上相应位置处的一定范围波长透过率的自动检测和对相应的波长值在整个滤光片上各点处的透过率值的自动检测，可以大大提高对小块窄带滤光片的检测速度，从而在窄带滤光片的生产过程中提高判定合格产品时的检测效率。
文档编号G01M11/02GK1570586SQ20041001808
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者徐铁峰, 聂秋华, 余建定, 周宇, 杨燕, 王晓东, 叶庆卫 申请人:宁波大学