保偏光纤侧视定轴技术仿真及实验分析

通过建立POL(Polarization Observation by The Lens-Effective Tracing)保偏光纤定轴系统仿真模型,分析了定轴过程中光纤发生微小位移以及相机像元尺寸所产生的误差。为了减少该种误差,实现自动对轴,提出了一种基于POL技术的保偏光纤定轴方法——POLF(Polarization Observation by The Lens-Effective with Fiber-Focus)定轴法。对该定轴方法进行了仿真验证,并通过对轴实验对其定轴精度进行了验证。实验结果证明POLF定轴算法能够实现优于1°的定轴精度。     

保偏光纤偏振轴方位探测方法

保偏光纤偏振轴方位的探测和对准是保偏光纤耦合、连接及制作保偏纤维器件的前提.基于保偏光纤的物理特性和应力结构特征,本文分析了各种保偏光纤偏振轴方位探测和对准方法的原理和特点,讨论了该技术方法的现状和趋势.     

保偏光纤侧视成像定轴技术仿真研究

通过建立保偏光纤侧视成像定轴系统仿真模型,分析了POL(Polarization observation by the Lens-effective tracing)定轴算法的精度,结果表明熊猫型保偏光纤应力区位置出现3.2 μm 的偏差时,该算法的定轴误差为1°左右。产生误差的主要原因是:由于应力区位置不严格对称,光纤后焦平面上所得的侧视成像光强分布中心光强值不再是最能准确反映偏振轴方位角位置的特征点。基于此,文中对POL定轴算法做了相应改进,以光强分布中实际最大光强值代替中心光强值作为特征点,然后利用特征点构建出标准曲线,进而采用间接相关的方法完成定轴。理论计算结果表明,改进后的定轴算法可以实现更高的理论定轴精度。     

基于五指型光强分布的保偏光纤定轴方法

保偏光纤偏振主轴的精确定位是保偏光纤应用中的关键技术之一。文中在观察到保偏光纤侧视图像的光强分布呈五指型的实验基础上,提出了一种用于保偏光纤定轴的新方法,即五指型光强分布特征值判断法。实测表明,用于保偏光纤定轴时,在0°附近,与现有的其它定轴方法相比,五指型光强分布特征值判断法的特征更明显,提高了定轴的灵敏度。此新方法可用于制作保偏光纤器件时,在0°附近的高精度定轴。     

基于Faster R-CNN的保偏光纤偏振轴检测方法研究

针对基于端面成像的偏振轴检测方法光照鲁棒性不强、无法同时检测多根保偏光纤偏振轴的问题,提出一种基于Faster R-CNN的检测方法.训练Faster R-CNN神经网络模型,通过参数调优增强了应力区识别的鲁棒性,采用基于Zernike矩算法对应力区边缘点进行亚像素级定位以提高测量精度,分析了测量精度与误差的关系.仿真与实验表明,该方法的测量精度达到±0.1°,在增强光照鲁棒性的同时实现了对多根保偏光纤偏振轴的检测.     

保偏光纤定轴技术的仿真及实验分析

根据保偏光纤侧视成像定轴原理,应用光线追迹方法,分析了保偏光纤侧视成像定轴过程,模拟考察了熊猫型保偏光纤侧视成像的光强分布与偏振轴方位角及物平面位置的关系.对比仿真结果和实验观测结果,对五指型光强分布特征值判断法进行了改进.比较了透镜效应侧视成像的不同定轴方法,发现改进的五指型光强分布特征值判断法的特征值在90°位置附近具有更高的定轴精度,更易于实现保偏光纤偏振主轴的定位.这种方法适用于制作保偏光纤耦合器和保偏光纤偏振器时,在偏振主轴0°或90°方位角时的高精度定轴.     

白光扫描干涉仪用于保偏光纤偏振耦合检测

采用白光扫描干涉法,利用Michelson干涉仪中移动臂的移动补偿保偏光纤中产生的光程差,从而实现对保偏光纤绕组中偏振耦合点的耦合强度及空间位置分布的有效检测。分析了白光干涉仪的原理、结构以及干涉条纹特点,进行了保偏光纤环的扫描测量。结果表明,第一个保偏光纤环的质量优于其他各环,证明了仪器设计理论和实验结果相符。     

基于图像处理的保偏光纤偏振轴高精度检测法

通过CCD显微成像系统采集Panda型保偏光纤的截面图像,利用基于Hessian矩阵的亚像素精度边缘检测算法提取两应力圆边缘线点,进行椭圆拟合后过两椭圆中心连线得到偏振轴轴线,实现了偏振轴轴线的自动识别及与已知键定位轴相对角度的自动检测。实验结果表明,在均值为0、方差为0.5的高斯噪声下,本文方法仍可保证偏振轴角度的检测偏差未超过±0.3°,并对真实光纤截面图像的处理具较好的鲁棒性。     

激光二极管与单模保偏光纤的耦合分析

给出一种处理激光二极管经透镜与单模保偏光纤耦合的精确方法,讨论了透镜参数、耦合形式、激光二极管像散对耦合效率的影响,给出两种实际耦合系统的计算结果并与实验结果作了比较     

端面成像熊猫保偏光纤的偏振轴检测方法及精度分析

针对目前已有的横向观测偏振轴 检测技术精度不高的问题,提出了一种端面成像保偏光纤(PMF)偏振轴高精度检测方法,采 用基于轮廓特 征的自适应阈值分割技术提高应力区识别的速度和鲁棒性,采用同心圆加权平均定位技 术提高应力区 的定位精度,并分析了定轴误差的影响因素。仿真和实验表明,本文的端面成像PMF偏振轴 检测方法能够达到±0.1°的精度。     

保偏布喇格光纤光栅传感特性研究

对保偏布喇格光纤光栅(PMFBG)的温度和应力传感特性理论分析和实验.得到PMFGB在温度或轴向压力的作用下双峰均呈现线性变化趋势,拟合度在0.99以上,快慢轴的温度敏感系数分别为0.01189nm/℃和0.01132nm/℃,轴向应力敏感系数分别为0.00470nm/N和0.00450nm/N.结果表明,PMFBG的在温度和应力的作用下快慢轴变化速率不同,可以解决温度应力交叉敏感问题.     

一种高双折射光子晶体光纤及其保偏特性研究

对纤芯附近引入两个大孔的光子晶体保偏光纤(PM-PCF)双折射特性进行分析,通过调节大孔直径和小孔直径,给出PM-PCF最优化的设计参数.同时,在包层采用选择性填充方法,使双折射进一步提高.采用有限元法(FEM),模拟并分析了该光纤的偏振特性和基模模场分布.研究表明:采用本文方法使PM-PCF的模式双折射比普通PM-P...     

领结型和椭圆型保偏光纤的应力和模式分析

应用有限元方法对领结型和椭圆型保偏光纤的热应力双折射特性和模式双折射进行了分析,给出了这两种保偏光纤的应力和双折射分布规律.对领结型保偏光纤,研究了纤芯的双折射和模式双折射随着应力区离纤芯距离的变化规律;对椭圆型保偏光纤,研究了纤芯的应力双折射和模式双折射随包层椭圆度的变化规律;分析了光纤应力区结构对纤芯双折射大小和均匀性的影响,并将应力诱导双折射与模式理论计算结果进行了比较.     

采用分布式偏振串扰检测保偏光纤环质量的研究

提出将偏振串扰分析仪用于光纤陀螺(FOG)保偏光纤(PMF)环绕制在线检测、原料PMF质量检测、成品PMF环总体检测和热应力检测。通过对原料光纤检测,可以有效减少原料光纤固有缺陷对光纤环的影响。通过PMF环绕制在线检测,可以有效检测出光纤环在绕制中的缺陷、监控绕制张力、定位绕制光纤位置和改进绕制工艺等。通过光纤环热应力检测,可以了解骨架、光纤固化胶由于热应力作用对光纤环性能的影响。研究表明,分布式偏振串扰测量是大幅提高PMF环质量的一个有效手段。     

光纤传感技术在气体检测方面的应用

介绍了气体传感器的主要特性与光纤传感技术在气体检测方面的应用,比较了几种光纤气体传感器的优缺点,设计了一种基于光谱吸收原理的新型开放式气体传感器,展望了光纤气体传感器的发展方向和广阔前景.     

基于强度传输矩阵的保偏光纤耦合器偏振研究

为了描述保偏光纤耦合器的分光比、附加损耗对输入光偏振态较为敏感的问题,提出了强度传输矩阵的概念,利用强度传输矩阵分析方法可以解释分光比和附加损耗随偏振态的变化规律。针对强度传输矩阵的概念,进行了理论分析和实验验证,搭建实验系统测量出耦合器的损耗、分光比以及偏振串音,将测量数据代入到快慢轴的理论方程中进行计算可以得到耦合器的强度传输矩阵参量,并且代入到圆偏振光注入情况下的方程中,进行了相应的实验验证。结果表明,强度传输矩阵参量对于描述保偏光纤耦合器的偏振特性具有重要的参考意义。     

熔锥型宽带保偏光纤耦合器的研究

熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的制造工艺及其工艺参数的设置,对器件的性能有直接的影响.根据熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的原理和光纤电磁理论,结合试验事实,对熔融拉锥的工艺进行了总结:实现了常规熔融拉锥型宽带保偏光纤耦合器的制作,并对产品进行了测试,完成了预期研究目标.