發(fā)布時間：2020-10-09 12:15

　　 焦距參數(shù)是激光二極管的一項重要指標,激光器焦距測試的目的是為耦合封裝提供距離參考,從而減少耦合時間、提高耦合效率、降低耦合成本。目前在焦距測試領(lǐng)域,主要是功率反饋法,在三維平面進行重復性搜索,搜索時間長、且容易陷入局部極值。本文以提高測量精度、減少測量時間為目的,以CCD直射法為基礎(chǔ),通過分析激光器光斑類型與相鄰幀的光斑圖像差異,從圖像灰度信息角度出發(fā)提出基于灰度方差的CCD測激光器焦距算法。本文的研究工作如下:(1)激光器焦距測試研究:本文對現(xiàn)有的以功率反饋為依據(jù)的激光器焦距測試算法進行分析,焦距測試存在精度不高、測試時間長的問題。由于激光器制造工藝的差異,激光光束不是理想高斯光束,由于衍射原因以及封裝工藝不同會在CCD光敏面形成不同類型的光斑,導致以光斑半徑為評價值的CCD法產(chǎn)生較大誤差。(2)不同類型光斑分析研究:本文對激光光斑能量分布進行理論分析與實驗測試,在激光束垂直入射時,對激光光斑能量密度的分布情況進行理論分析,并通過CCD對光斑采樣測量來獲得實驗驗證。(3)本文焦距測試算法分析研究:本文以提高測試精度及效率為出發(fā)點,通過研究CCD光敏面上接收到的不同光斑類型,分析光斑形成原理以及變化規(guī)律,提出針對不同光斑類型的焦平面判定算法。對大、小光斑進行分析,針對各自相鄰幀的圖像光斑變化情況,提出以灰度方差二階導數(shù)作為大光斑評價函數(shù)和灰度方差函數(shù)為小光斑評價函數(shù)的尋焦算法,實現(xiàn)了CCD對微米級別光斑、非理想高斯光束光斑的測量。其次針對焦平面搜索過程中重復性搜索而導致時間長的問題,本文提出采用大區(qū)粗采集與小區(qū)細采集的運動搜索方式對激光光斑圖像進行采集。(4)實驗結(jié)果及分析:本文通過對激光器進行測試分析,驗證了本文算法的可行性以及穩(wěn)定性,為激光器性能參數(shù)的測試提供了理論和實踐參考依據(jù)。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN248
【部分圖文】：

如圖 1-1 所示。(a)TOSA (b)ROSA (c)BOSA圖1-1 同軸型封裝形式本課題研究的主要針對 TOSA 耦合對準前的 TO-CAN 焦距測試。光發(fā)射模塊(TOSA)是光通信傳輸系統(tǒng)的重要組成部分，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，耦合到光纖，通過光纖傳輸光信號，單模光纖的芯徑為9 μ m左右[11]。典型的 SC 型 TOSA實物示意圖與結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 1-2 所示。

2圖1-2 激光二極管實物與TOSA結(jié)構(gòu)示意圖圖 1-2 中從上而下依次是光纖適配器、管芯帽和激光器管芯。TOSA 的結(jié)構(gòu)決定了其生產(chǎn)流程：激光器焦距測試、管芯帽與管芯焊接、光纖適配器與激光器的耦合焊接。其中管芯帽的高度取決于激光器焦距，管芯帽與管芯的焊接屬于無對準焊接；光纖與激光器的焊接屬于耦合對準焊接，耦合過程在管芯帽平面進行。理論上光纖與激光器的對準應盡可能在焦平面進行，才能達到足夠的耦合效率，因此，光發(fā)射模塊的成功取決于半導體激光器焦距值的確定，所以確定激光器焦距是耦合的關(guān)鍵技術(shù)之一。封裝底座上表面到管帽透鏡匯聚焦點的距離被定義為激光二極管的焦距，如圖 1-3 所示。激光二極管的一個重要指標是焦距，精確的焦距測量值能給耦合提供關(guān)鍵的距離參考，自動化的焦距測試是減少耦合時間、提高耦合效率、降低耦合成本的重要突破口

圖1-2 激光二極管實物與TOSA結(jié)構(gòu)示而下依次是光纖適配器、管芯帽和激光器管：激光器焦距測試、管芯帽與管芯焊接、光管芯帽的高度取決于激光器焦距，管芯帽與激光器的焊接屬于耦合對準焊接，耦合過程器的對準應盡可能在焦平面進行，才能達的成功取決于半導體激光器焦距值的確定，術(shù)之一。面到管帽透鏡匯聚焦點的距離被定義為激光二極管的一個重要指標是焦距，精確的焦考，自動化的焦距測試是減少耦合時間、提破口，因此精確測量焦距指標是必須的。

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本文編號：2833677