OLI光纤微裂纹检测仪常用于光纤连接器微损伤检测

光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件，它把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小，这是光纤连接器的基本要求。在一定程度上，光纤连接器影响了光传输系统的可靠性和各项性能。

据了解，市面上按连接头结构形式可分为：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各种形式，光纤连接器端面研磨方式有PC、UPC、APC型三种。如图所示：

而光纤接头主要有四个基本部件组成，分别是插针（插芯）、连接器体、光缆、连接装置，光主要通过插芯进行传输，若插芯损伤，会大大降低光传输效率，影响光纤通信。

东隆科技推出的OLI光纤微裂纹检测仪，能精准定位器件内部断点、微损伤点、耦合点以及链路连接点，广泛用于光器件、光模块损伤检测。

在测试中，我们用OLI光纤微裂纹检测仪测量LC-UPC连接头，而测试结果显示3个峰值，第一个峰值为LC-UPC端面、第二个峰值为连接头内部损伤处，距离端面5.224mm，第三个峰值为光纤接头末端对空气处。如下图所示：

由此可见，东隆科技推出的OLI光纤微裂纹检测仪，其原理基于光学相干检测技术，利用白光的低相干性可实现光纤链路或光学器件的微损伤检测，以亚毫米级别分辨率探测光学原件内部，广泛用于光器件、光模块损伤检测以及产品批量出货合格判定。

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OLI是一款低成本高精度光学链路诊断系统。其原理基于光学相干检测技术，利用白光的低相干性可实现光纤链路或光学器件的微损伤检测。通过读取最终干涉曲线的峰值大小，精确测量整个扫描范围内的回波损耗， 进而判断此测量范围内链路的性能。

该系统轻松查找并精准定位器件内部断点、微损伤点以及链路连接 点。其事件点定位精度高达几十微米，最低可探测到-80dB光学弱信号， 广泛用于光纤或光器件损伤检测以及产品批量出货合格判定。

针对光纤微裂纹检测仪（OLI）我们有了初步的认识，那它在实际应用中有哪些特点？

测试原理

光纤微裂纹检测仪（OLI）基于光学相干检测技术与光外差检测技术相结合，其基本原理如下图所示。

图1. OLI光纤微裂纹检测基本原理

光源发出宽带连续光被耦合器分为两路，其中一束作为参考光，另一束作为探测信号光发射到待测光纤中。探测光在光纤中向前传播时会不断产生回波信号，这些回波信号光与参考光经过反射镜后反射回耦合器发生拍频干涉，并被光电探测器检测。电机控制反射镜Z移动进而改变参考光光程。

光电探测器检测到的光电流可以表示为：

其中，β为光电转换系数。上述表达式中前三项均被滤除（两项为直流项，一项为高频项），只剩最后的拍频项。WL-WS为拍频频率fb，通过设计带通光电转换电路，检测拍频信号。

图2. OLI距离-反射率曲线

依照光干涉理论，要发生干涉现象，其光程差需在相干长度范围内，而宽谱光的相干长度非常短，当反射镜移动时，从DUT返回的回波信号与反射镜相等距离的反射信号发生拍频。通过处理最终的拍频信号，DUT链路上每点反射回来信号的强度可以映射为该点的反射率（即曲线纵坐标），DUT的实际干涉位置对应反射镜Z移动的相应距离（即曲线横坐标），从而形成了OLI距离-反射率曲线。

测试案例

//案例1：测量FC/APC接头

图3. 盖紧的防尘帽

图4. 测试结果

防尘帽盖紧测量结果显示三个峰，第一个峰为FC/APC接头端面反射、第二个峰和第三个峰为防尘帽尾端两个反射，如图5所示。第一个峰和第二个峰之间相距1.47mm。

图5. 峰值示意图

图6. 防尘帽向后移动

向后移动防尘帽，测试结果如图7所示有三个峰，后两个峰值有所降低，因为光在空气中传输距离变长，损耗变大，第一个峰和第二个峰间距变为3.40mm，第二个峰和第三个峰的距离不变，峰值位置符合上述分析。

图7. 测试结果

以上峰值间距在折射率为n₁=1.467（设备默认折射率）下测得，则防尘帽向后移动距离L₁=(3.40mm-1.47mm)=1.93mm，但光在空气传播，折射率为n₂=1，所以防尘帽实际向后移动距离L₂=L₁*n₁/n₂=2.83mm。

//案例2：G-lens长度测量

图8. 单波长渐变折射率透镜与插芯耦合示意图

端面为斜8°的单波长渐变折射率透镜（G-lens）与带光纤的插芯耦合在一起，测量G-lens长度。

图9. 实际示意图

图10. OLI测量结果

测试结果如图10所示，第一个峰值为插芯与G-lens耦合面反射峰，第二个峰值为G-lens尾端反射峰，测试结果中dx=2.9mm为G-lens光程长度，是在折射率为n₁=1.467（设备默认折射率）下测得，而G-lens的实际折射率为n₂=1.6，则G-lens的实际长度为L=dx*n₁/n₂=2.66mm。

结论

光纤微裂纹检测仪（OLI）可以精确定位整个扫描范围内的回波损耗，实现微米级光纤链路或光学器件的微损伤检测。

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FA简称光纤阵列，是把光纤按照一定的间距排列固定起来形成的光器件，它是光进出光器件的通道。光纤阵列分为单芯光纤阵列（SFA）和多芯光纤阵列（MFA），光纤阵列有常规FA、45°光纤悬出FA、光纤转90°FA。

45°FA利用端面全反射使光路90°转角与VCSEL或者PD耦合，这种方法耦合效率高，但苦于45°端面研磨工艺有较大难度，工艺制造成本高，生产良率不高。光纤转90°FA通常与硅光芯片中的光栅进行耦合，不过直接对准耦合，会存在一定的角度失配，尽管国内厂商经过这几年的努力与克服，已有不少厂家能够批量制造提高良率，但FA耦合面检测一直是通信行业所关注的热点话题。

FA耦合一般都是在一些很小的尺寸里面，例如光器件、光模块、硅光芯片等等，这些器件级的检测对设备要求极高。而OLI光纤微裂纹检测仪是专门针对这种微小尺寸的检测利器，其空间分辨率高达10微米，能实现芯片内部结构可视化。

OLI测量FA耦合面

多芯FA耦合面测量，测试结果显示该耦合位置回损为-62dB，耦合情况良好

由此可见，OLI光纤微裂纹检测仪能精准定位器件内部断点、微损伤点、耦合面以及链路连接点，以亚毫米级别分辨率探测光学原件内部，且广泛用于光器件、光模块损伤检测以及产品批量出货合格判定。

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在光学领域，透镜是光学系统中最重要的组成元件，现代的光学仪器对透镜的成像质量和光程控制有很高的要求。尤其在透镜的制造要求上，加工出的透镜尺寸，其公差必须控制在允许范围内，因此需要在生产线上形成对透镜厚度实时、自动、精准的检测，这对提高产线的生产效率和控制产品的质量具有重要意义。

目前，测量透镜中心厚度的方法主要分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量有很多弊端，如不能准确找到透镜的中心点(最高点或最低点)，测量时需要来回移动透镜，效率不高，容易划伤透镜的玻璃表面。而非接触测量一般采用光学的方法，能有效避免这些测量缺陷，由东隆科技自研的光纤微裂纹检测仪（OLI）不仅可以快速精准测试出透镜的厚度，而且也不会对透镜表面造成划伤。

下面，让我们学习下光纤微裂纹检测仪（OLI）是如何高效的测量手机镜头的折射率和厚度。

光纤微裂纹检测仪（OLI）

1、 OLI测量透镜厚度

使用光纤微裂纹检测仪（OLI）测量凸透镜中心厚度，如图1.所示，准备一根匹配好测试长度的光纤跳线，一端接入设备DUT口，另外一端垂直对准透镜，让接头和透镜之间预留一定距离，同时使用OLI进行测量。

图1. 测量系统示意图

测量结果如图2.所示，图中共有3个峰值，第1个峰值为FC/APC接头端面的反射，第2个峰值为空气到透镜第一个面的反射，第3个峰值为透镜第二个面到空气的反射。

图2.凸透镜厚度测试结果图

峰值1和2之间的距离为3.876mm，峰值2和3之间的距离为20.52mm，图2中测得各峰值间距是在设备默认折射率n1=1.467下测得，而空气的折射率n2=1玻璃透镜的折射率n3=1.6，所以空气段的实际长度为：L空=3.876*n1/n2=5.686mm，透镜的实际厚度为L镜=20.52*n1/n3=18.814mm。使用游标卡尺测量凸透镜的厚度为19.02mm，和测试结果偏差0.2mm，可能是玻璃透镜的实际折射率与计算所用到的折射率1.6有偏差导致的。

2、OLI测量镜底折射率和厚度

将图1.测量系统中的凸透镜换成手机摄像头的玻璃镜底，使用光纤微裂纹检测仪（OLI）对3种不同厚度的玻璃镜底进行测量，图3.为测试玻璃镜底实物图，用游标卡尺测量三种玻璃镜底的厚度分别为0.7mm、1.5mm和2.0mm。

图3.玻璃镜底实物图

光纤微裂纹检测仪（OLI）测量结果如图4.所示，为5次测量平均后的结果，从图中可以看出三种镜底的测试厚度分别为1.075mm、2.301mm、3.076mm。

图4.三种镜底厚度测试结果图

三种玻璃镜底的材质一样其折射率一致，图4.中设备测得玻璃镜底厚度与游标卡尺测得厚度不一致，因为是在设备默认折射率n1=1.467下测得、实际玻璃镜底折射率为n镜=1.075*1.467/0.7=2.253，将设备折射率修改为2.253直接得出三款玻璃镜底的厚度为：0.699mm 、1.498mm、2.003mm，设备测得结果与游标卡尺测量偏差不超过5um，证明OLI非接触测试透镜厚度十分精准。

3、结论

使用光纤微裂纹检测仪（OLI）非接触测试各种透镜的折射率和厚度，其测量精度在亚微米级别，相对于接触式测量透镜厚度，精度提升很大，同时也避免测量时透镜表面被划伤。将光纤微裂纹检测仪（OLI）非接触式测量透镜厚度的方法应用到生产车间内，可形成自动化检测产线，无需人为干预即可准确甄别出质量不合格产品，极大提升生产效率。

硅光是以光子和电子为信息载体的硅基电子大规模集成技术，能够突破传统电子芯片的极限性能，是5G通信、大数据、人工智能、物联网等新型产业的基础支撑。光纤到硅基耦合是芯片设计十分重要的一环，耦合质量决定着集成硅光芯片上光信号和外部信号互联质量。耦合过程中最困难的地方在于两者光模式尺寸不匹配，硅光芯片中光模式约为几百纳米，而光纤中则为几个微米，几何尺寸上巨大差异造成模场的严重失配。准确测量耦合位置质量及硅光芯片内部链路情况，对硅光芯片设计和生产都变得十分有意义。

光纤微裂纹诊断仪（OLI）对硅光芯片耦合质量和内部裂纹损伤检测，非常有优势，可精准探测到光链路中每个事件节点，具有灵敏度高、定位精准、稳定性高、简单易用等特点，是硅光芯片检测不二选择。

OLI测试硅光芯片耦合连接处质量

使用OLI测量硅光芯片耦合连接处质量，分别测试正常和异常样品，图1为硅光芯片耦合连接处实物图。

图1硅光芯片耦合连接处实物图

OLI测试结果如图2所示，图2（a）为耦合正常样品，图2（b）为耦合异常样品。从图中可以看出第一个峰值为光纤到硅基波导耦合处反射，第二个峰值为硅基波导到空气处反射，对比两幅图可以看出耦合正常的回损约为-61dB，耦合异常，耦合处回损较大，约为-42dB，可以通过耦合处回损值来判断耦合质量。

（a）耦合正常样品

（b）耦合异常样品

图2 OLI测试耦合连接处结果

OLI测试硅光芯片内部裂纹

使用OLI测量硅光芯片内部情况，分别测试正常和内部有裂纹样品，图3为耦合硅光芯片实物图。

图3.耦合硅光芯片实物图

OLI测试结果如图4所示，图4（a）为正常样品，图中第一个峰值为光纤到波导耦合处反射，第二个峰值为连接处到硅光芯片反射，第三个峰为硅光芯片到空气反射；图4（b）为内部有裂纹样品，相较于正常样品再硅光芯片内部多出一个峰值，为内部裂纹表现出的反射。使用OLI能精准测试出硅光芯片内部裂纹反射和位置信息。

（b）内部有裂纹样品

图4.OLI测试耦合硅光芯片结果

因此，使用光纤微裂纹诊断仪（OLI）测试能快速评估出硅光芯片耦合质量，并精准定位硅光芯片内部裂纹位置及回损信息。OLI以亚毫米级别分辨率探测硅光芯片内部，可广泛用于光器件、光模块损伤检测以及产品批量出货合格判定。

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