0052] 图3是光纤抛磨面与入射光方向不平行的示意图。
[0053] 图4是图3所示位置的全息图。
[0054] 图5是光纤抛磨面与入射光方向平行的示意图。
[00巧]图6是图5所示位置的全息图。
[0056] 图7是图6的相位重构图。
[0057] 图8是图7中虚线行的相位图。
[0058] 图9是图7的解包裹相位图。
[0059] 图10是图9中虚线行的相位图。
[0060] 图11是背景相位图。
[0061] 图12是图11中虚线行的相位图。
[0062] 图13是对图9进行相位消倾斜后的相位图。
[0063] 图14是图13中虚线行的相位图。
[0064] 图15是侧边抛磨光纤的截面沈M图。
[0065] 图16是平行光入射到完整单模光纤的示意图。
[0066] 图17是光程计算模拟的平行光经图16所示单模光纤后，沿直径方向相位空间分 布图。
[0067]图18是完整的单模光纤全息图。
[0068] 图19是相位消倾斜后单模光纤相位图。
[0069] 图20是图19中虚线行的相位图。
[0070] 图21是完整单模光纤沈M图。
[0071] 图22是光程计算模拟的平行光经图5所示单模光纤后，沿直径方向相位空间分布 图。
[0072] 图23是图6所示全息图的二维频谱。
[0073] 图24是全息图的处理流程。
[0074] 图中示出；1.氮氛激光器；2.第立显微物镜；3.空间光滤波器；4.透镜点光分 束器；6.第一平面反射镜；7.第二平面反射镜；8.样品池；9.第二显微物镜；10.第一显 微物镜；11.光合束器；12.CCD摄像机；13.计算机；14.侧边抛磨光纤；15.光纤抛磨面； 16.甘油，17.重构项频谱；18.零级频谱；19.共辆谱。
【具体实施方式】
[00巧]一种侧边抛磨光纤剩余包层厚度检测方法，具备步骤如下：
[0076] (1)采用马赫曾德型透射式离轴全息成像系统，拍摄包括抛磨光纤结构信息的离 轴全息图；所述马赫曾德型透射式离轴全息成像实验系统包括激光器，激光器出射的激光 经扩束准直后由光分束器分成两束，第一束经由第一平面反射镜到光合束器，第二束经由 第二平面反射镜、样品池到光合束器，光合束器将两束光合并后入射到CCD摄像机，CCD摄 像机与图像处理装置相连；侧边抛磨光纤置于填充有折射率匹配液的样品池中，旋转抛磨 光纤使得抛磨面与射到抛磨光纤上的激光平行；
[0077] (2)对离轴全息图进行相位重构；
[007引 （3)对重构后的相位进行解包裹得到相位图；
[007引 （4)相对于步骤（1)中，移除抛磨光纤，拍摄背景全息图，并依照步骤似和做进 行相位重构和解包裹，得到背景相位图；
[0080] 妨用步骤（4)得到的背景相位图对步骤做得到的相位图进行补偿此消除相位 倾斜，得到抛磨光纤的相位图；
[0081] (6)在抛磨光纤的相位图中提取结构信息，得到抛磨面与纤巧的距离，即剩余包层 厚度。
[0082] 图1是马赫曾德型透射式离轴全息成像系统示意图。马赫曾德型透射式离轴全息 成像实验系统包括激光器1，激光器1出射的激光经扩束准直后由光分束器5分成两束，第 一束经由第一平面反射镜6到光合束器11，第二束经由第二平面反射镜7、样品池8到光合 束器11，光合束器11将两束光合并后入射到CCD摄像机12，CCD摄像机12与图像处理装置 相连。本实施例中，激光器1采用氮氛激光器，图像处理装置是通用的计算机。为了获得更 稳定的光路，可在光路中设置4个光孔，分别设置于光分束器5与第一平面反射镜6之间、 第一平面反射镜6与光合束器11之间、光分束器5与第二平面反射镜7之间W及第二平面 反射镜7与光合束器11之间。
[008引图2是样品池8的示意图，侦赃抛磨光纤14竖直置于样品池8中，样品池8中填 充有折射率匹配液甘油16。
[0084] 准确测量侧边抛磨光纤段的包层剩余厚度的关键在于抛磨平面边缘位置。在常规 的光学显微镜测量侧边抛磨光纤的剩余厚度时，由于边缘衍射效应的存在，较难确定此边 缘位置，因此测量误差较大。全息图对光学待测量透明相位物体的显示方式，为解决此难题 提供了方案。当光纤抛磨面15与平行光入射方向成一个夹角时，如图3,在CCD摄像机12 中生成的全息图中会产生一条与沿光纤轴向的宽条纹带，如图4中虚线框中所示，该是由 于平行入射光经过部分光纤体，形成了附加相位差所致，该将导致重构的相位分布图中的 侧边抛磨光纤剩余厚度的测量产生较大误差。因为全息图中几乎没有了边缘衍射效应的影 响，因此当抛磨面与入射光平行时，重构后的相位分布图将较准确地反映侧边抛磨光纤的 剩余厚度值。因此在全息实验上，为了达到最佳测量效果，可旋转侧边抛磨光纤使得拍摄的 全息图中显示的该条纹带的宽度缩为最小，如图6所示，全息图中的该个边缘就是抛磨面 的边缘，也就确定了抛磨面的边缘位置。此时抛磨面平行于平行光入射方向，如图5所示。 二维相位图中灰度值表示了相位值，亮度越高，则相位值越大，本【具体实施方式】中截取了其 中一行相位数值进行图示及分析。
[0085] 然后，进入到步骤（2)，采用角谱重构法对图6的离轴全息图进行相位重构，具体 分为=步：
[0086]A.对离轴全息图进行二维傅里叶变换，选取其中的重构项频谱17,将零级频谱18 与共辆频谱19消除；二维频谱如图23所示；
[0087] B.将重构项频谱，平移到中屯、位置，即零级频谱所在位置；
[0088] C.对重构项频谱进行傅里叶逆变换，得到相位分布，如图7所示。
[0089] 接着，进入到步骤（3)，采用精确最小二乘法对图7进行相位解包裹，具体过程如 下：
[0090]步骤（2)中重构的相位图为二维矩阵NXM，设二维包裹相位值为g(n，m)，抑"，"0 为对应的实际连续相位值，1《n《N，1《m《M，则解包裹相位表示为
[0091]
(1)
[0092] 式中k(n，m)为整数，由下面方法求得；
[009引 （3. 1)采用最小二乘算法得到解包裹相位炒("，/")，相位解包裹的最小二乘算法， 在数学上等于求解具有Neumann边界条件的离散泊松方程，用离散余弦变换或傅里叶变换 求解该离散泊松方程；
[0094] (3.。计算k'（n,m);
[0095]
C2)
[0096] 式中INTI：}为取整运算，
[0097] (3. 3)判断k'（n,m)是否就是待求的k(n,m);
[0098]
(3)
[0099] 当炒|(/VH)中某点的相位与其近邻的四个点的相位的平均值相比，其相位差绝 对值小于2n，则该点是连续的，否则为不连续点。如果0"(n，m)中所有点是连续的，贝U k'（n，m) =k(n，m)，杯'的W)就是待求的精确解包裹相位；如果口"(n，w)在大部分区域是 连续的，但是有一些离散点和/或部分区域不连续，则在该些不连续离散点或不连续区域k'（n,m)声k(n,m)，需要进一步处理。
[0100] (3. 4)处理不连续离散点和/或不连续区域边缘，作如下运算
[0101] (4)
[0102]
[0104] (4)式中MEDFILT2I：}为中值滤波，窗口的大小取3X3、5X5或9X9,（4)式对 护(n，m)做中值滤波，用于平滑离散的不连续点，结果用炒'(/;，/?)表示，妨式计算出该些点 处k'（n，m)的值，结果用巧品而表示，最终的解包裹相位用做式计算，并用界…机?《)表 示；经过（4)-化）式的运算，原来相位连续的点依然连续，而不连续的离散点会变得连续， 同时，不连续区域的边缘会变得平滑，范围也会缩小，该个过程需要重复2-5次；
[0105] (3. 5)最后用下面的算法处理少数遗留下来的不连续区域，作运算
[0106]
(7)
[0107] 式中邸GEW为查找边缘运算，SS为查找的结果，是一个NXM的0、±1矩阵，当被 查找的点的相位与其近邻的四个点的相位的平均值相比，其相位差绝对值小于2JT，则该区 域是连续区域，SS的值记为0,当被查找点的相位大于近邻的四个点的相位的平均值，且相 位差绝对值大于或等于2JT，SS记为-1，当被查找点的相位小于近邻四个点的相位的平均 值，且相位差的绝对值大于或等于2 31，SS记为1 ;
[010引利用SS矩阵，使用数字图像处理中的填充算法，对矿'(/?，/，!)进行处理，值为0的点 相位不做处理；值为-1的点，相位作-2 31处理，值为1的点，作+2 31处理，即对相应点的 巧^作+1或一1运算，使之等于待求的k(n，m)，最终得到精确的解包裹相位，（2)-(7) 式中的函数为matlab程序语言中所使用的函数形式。对图7进行相位解包裹后的相位图 如图9所示。
[0109] 图10显示的相位在水平方向存在明显倾斜，经分析得知，该是由于样品或CCD摄 像机的放置与光轴不垂直而带来的像场倾斜失常现象，需要进行图像处理W消除，具体做 法如下：
[0110] 步骤（4);相对于步骤（1)中，移除抛磨光纤，拍摄背景全息图，并依照步
[0111] 骤（2)和（3)进行相位重构和解包裹，得到背景相位图，见图11