论文摘要
在制作保偏光纤器件时，一项关键的技术就是要能精确地确定保偏光纤的偏振轴。本论文研究的目的主要是为了为光纤侧边抛磨机提供一种定轴方法，以便保偏光纤抛磨时可以按照特定的偏振轴方位角进行抛磨，进而用于光纤侧边抛磨时对抛磨状态进行实时监控。同时，也为无法应用前向透射图像法进行定轴的场合提供一种新的定轴方法。当激光束垂直于熊猫型保偏光纤纵轴地照射到光纤侧面上时，会在该光纤横截面的四周形成360°的空间衍射图像，基于图像处理和互相关运算，本论文对其背向衍射图像进行了研究。通过对背向衍射图像中明条纹的长度进行提取，从而构成明条纹的长度曲线和中心位置曲线。研究结果表明，衍射图像中多级明条纹的长度曲线和其中心位置曲线，都与熊猫光纤偏振轴的方位角有关，而且用明条纹的长度曲线作为定轴特征量比用其中心位置曲线作为定轴特征量更灵敏。基于这两个特征量而提出了一种熊猫光纤的定轴新方法，实现了1°的定轴分辨率，并用图像互相关的方法对这种基于特征量的定轴方法进行了验证，所得的实验结果与前者一致，从而验证了基于特征量的定轴方法的正确性。并通过灰度图像互相关和二值化图像互相关的实验对比与分析，得知二值化图像互相关的灵敏度比灰度图像互相关的灵敏度要高。另外，通过衍射明条纹收缩和扩展现象的90°间隔关系，对收缩和扩展转换点进行了研究。在明条纹明显收缩或扩展时，中央明条纹随着保偏光纤方位角的变化最灵敏。基于中央明条纹的这种灵敏特性，可以明显的提高定轴分辨率，在0°和90°角附近的这些方位上实现了0.2°的定轴分辩率，在这些方位角上都可明显的提高保偏光纤的定轴精度，且这些方位角对保偏光纤器件的制作都具有实用意义，从而可应用于高精度的定轴需要。实验结果还表明：本技术能够实现熊猫光纤的偏振轴处于任意方位角时的定轴，尤其适合于无法获取前向透射图像时的定轴需要。本文将基于背向衍射图像的定轴方法应用到光纤侧边抛磨机上。本论文的创新点在于：1、提出以激光束照射熊猫型光纤所形成的背向衍射图像中明条纹的长度曲线和中心位置曲线作为熊猫保偏光纤的定轴特征量。实验证明，这两条特征曲线有助于定轴精度的提高。2、基于背向衍射图像的保偏光纤定轴的实验方法。基于以上的两个定轴特征量，并利用衍射明条纹收缩或扩展现象发生转换时中央明条纹变化灵敏的特性，在发生转换现象的方位角附近实现了0.2°的定轴分辨率。