本发明专利技术公开了一种基于侧视光强五指型分布的保偏光纤偏振轴的定轴方法，将非相干平行光侧向照射待定轴保偏光纤，使显微物镜的观测平面上形成一个可测量的光强分布，所述光强分布经显微物镜成像于摄像机上，形成“五指型”的光强分布曲线；计算光强分布曲线的自相关系数，并根据“五指型”的波峰、波谷的特征值即可对保偏光纤精确定轴。本发明专利技术不再需要建立标准曲线，从而可显著提高定轴效率。本发明专利技术主要适用于偏振轴在０°或９０°附近对定轴精度有很高要求的情况，通常在制作保偏光纤耦合器和保偏光纤偏振器时有此要求，本发明专利技术可应用于制作保偏光纤耦合器、保偏光纤偏振器、保偏光纤的熔接、保偏光纤拉锥、光纤陀螺等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及保偏光纤偏振轴的定轴方法，具体是一种基于侧视光强五指型分布的 保偏光纤偏振轴的定轴方法。
技术介绍
在制作保偏光纤耦合器时，需要将两根保偏光纤精确定轴，如图1所示，然后将两 根保偏光纤进行熔融拉锥。两根保偏光纤的定轴精度越高，耦合器的性能越好。申请号为200610035056.6的中国专利技术专利申请，公开了一种基于五指型侧视光 强分布的保偏光纤偏振轴的高精度定轴方法。调整保偏光纤与显微物镜之间的距离，使光 强分布的形貌曲线呈现出“五指型”的分布，中央有五个波峰、四个波谷，共有九个特征点； 旋转保偏光纤，得到一系列随着保偏光纤位于不同方位角的光强特征量，并得出光强特征 量随偏振轴方位角变化的测量曲线，处理得到标准曲线，将测量曲线与标准曲线做互相关， 互相关的极大值所对应的角度即为保偏光纤所处的方位角。但是，在该方法中，标准曲线不通用，甚至同一厂家不同批次的光纤都需要重新建 立标准曲线，这在实际应用中相当不方便。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于侧视光强五指型分布的保偏光纤偏振 轴的定轴方法，该方法不需要建立标准曲线，从而在实际应用中非常方便。本专利技术的目的通过下述技术方案实现，包括如下步骤(1)将非相干平行光侧向照射待定轴保偏光纤，使显微物镜的观测平面上形成一 个可测量的光强分布，所述光强分布经显微物镜成像于摄像机上，摄像机摄取的图像传入 计算机进行后续处理；(2)在计算机中，将摄像机摄取的图像转换成光强分布曲线；(3)调整保偏光纤与显微物镜之间的距离，使光强分布曲线呈现出“五指型”的分 布；“五指型”的分布中，包括九个特征点，从左往右，分别为第一波峰、第一波谷、第二波 峰、第二波谷、第三波峰、第三波谷、第四波峰、第四波谷、第五波峰；其值分别为\、\、V3、v4、v5、v6、v7、v8、v9;定义第一判别量A1 A1 = V1-VV3-VV5-VVVV9 ；定义第二判别量Δ2:A2 = V5-V7 或A2 = V5-V3 或A2 = V5-(V3+V7)/2 ；(4)旋转保偏光纤，保偏光纤的偏振轴随之旋转，这样得到一系列对应保偏光纤的不同偏振轴方位角的光强分布曲线及第一判别量和第二判别量；由此得出第一判别量随偏振轴方位角变化的测量曲线，相邻的第一判别量的变化 量趋于零时，表明偏振轴方位角处于0°附近或90°附近；(5)计算上述处于0°附近或90°附近的各偏振轴方位角对应的光强分布曲线的 自相关系数，得到自相关系数与偏振轴方位角的对应曲线；当自相关系数处于极大值并接 近于1时，表明此时偏振轴方位角为0°或90° ；应用第二判别量进行判断，第二判别量为 正则说明偏振轴方位角为0°，第二判别量为负则说明偏振轴方位角为90°。进一步的，步骤(5)所述的自相关系数的计算方法如下在光强分布曲线中，以特 征点第三波峰为中心点，向左依次取η个像素点，其光强值分别记为χι，χ2，. . . χη ；向右依次 取η个像素点，其光强值分别记为y2，... yn ；按照下式计算自相关系数η_一Σ“,-力(兄-y)R= ‘=1 …式中，R是自相关系数；I是Xl，x2，... Xn的平均值；I是yi，y2，...yn的平均值。进一步的，为了使计算得到的自相关系数能很好地反映光强分布曲线的对称性， 若特征点第一波峰对应为xm，η的取值由下式确定m彡η彡3m。进一步的，步骤(3)中，调整保偏光纤与显微物镜之间的距离，使观测平面与保偏 光纤纤芯的距离L为150 μ m 152 μ m，这样即可获得较理想的“五指型”的光强分布曲线。进一步的，步骤(4)中，旋转保偏光纤时采用两台步进电机同步旋转实现。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1)在0°或90° (定义保偏光纤慢轴跟平行光的逆时针方向旋转夹角为正)附 近(在士 10°范围内)，本专利技术的侧视图像的光强分布曲线呈现出“五指型”的分布。本专利技术 与五点特征值法和POL法相比，光强对称分布判断法的特征值变化量比五点特征值法、POL 法的特征值变化量都要大，特征值曲线随角度的变化更明显，更陡峭。此外，在0°或90° 附近，光强对称分布判断法将使方位角的测量灵敏度获得极大的提高，在制作保偏光纤耦 合器或保偏光纤偏振器时，对0°或90°附近的定轴有着较高的要求，本方法在0°或90° 附近的理论定轴精度可达0. 1°，实际定轴精度取决于显微镜和CXD的分辨率。本专利技术的可 应用于制作保偏光纤耦合器时对保偏光纤精确定轴。(2)与200610035056.6的中国专利技术专利申请相比，本专利技术不再需要建立标准曲线，从而可显著提高定轴效率。(3)本专利技术的基于侧视光强五指型分布的保偏光纤偏振轴定轴方法，主要适用于 在0°或90° (定义保偏光纤慢轴(0° )跟平行光的逆时针方向旋转夹角为正)附近(在 士 10°范围内)对定轴精度有很高要求的情况，通常在制作保偏光纤耦合器和保偏光纤偏 振器时有此要求，本专利技术可应用于制作保偏光纤耦合器、保偏光纤偏振器、保偏光纤的熔 接、保偏光纤拉锥、光纤陀螺等。附图说明图1为保偏光纤耦合器在制作之前定轴时的摆放示意图。图2为实现本专利技术的定轴方法的装置示意图。图3为保偏光纤处于90°方位角时的光强分布曲线。图4为在90°附近(86° 94° )各对应角度的第一判别量的折线图。图5为在90°附近(87° 93° )各对应角度的自相关系数的折线图。图6为保偏光纤处于0°方位角时的光强分布曲线。图中，1 第一波峰；2 第一波谷；3 第二波峰；4 第二波谷；5 第三波峰；6 第 三波谷；7 第四波峰；8 第四波谷；9 第五波峰；11 保偏光纤；12 显微物镜；13 非相干 平行光源；14 非相干平行光；15 观测平面；16 :CCD摄像机；17 保偏光纤的偏振轴方位 角；18 保偏光纤偏振主轴(慢轴)。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限 于此。实施例一种基于侧视光强五指型分布的保偏光纤偏振轴定轴方法(1)如图2所示，将非相干平行光源13发出的非相干平行光14侧向照射到待定轴 保偏光纤(熊猫型保偏光纤)11时，保偏光纤由于两应力区、纤芯、包层的折射率不同，使保 偏光纤对入射平行光产生类似一个柱面透镜的作用，使得在距光纤中心为L的观测平面15 上形成了一个可测量的光强分布。此光强分布包含了保偏光纤偏振轴的空间位置信息，并 且可被带有A/D转换功能的CXD摄像机16所记录下来。调整显微物镜12与保偏光纤11 的距离，则CCD摄像机16记录的光强分布的形貌会有所变化。一般情况下的调整，记录的 光强分布曲线的形貌呈“山”型分布。在光强分布图中与光纤垂直的方向上取一列数据，由 这一列数据即可构成保偏光纤的光强分布曲线。(2)保偏光纤的两端由分别由夹具固定夹紧，夹具的后侧都连有步进电机，两台步 进电机固定在一平移台上。通过调整平移台，以达到细致调整待定轴保偏光纤11与显微物 镜12之间的距离，从而实现细致调节显微物镜12的观测平面15的位置，调节图2中观测 平面与保偏光纤纤芯的距离L为150 μ m 152 μ m时，在CXD摄像机16上记录的光强分布 曲线会出现与一般情况下不同的形貌，如图3所示，该记录的保偏光本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于侧视光强五指型分布的保偏光纤偏振轴的定轴方法，其特征在于包括如下步骤： （１）将非相干平行光侧向照射待定轴保偏光纤，使显微物镜的观测平面上形成一个可测量的光强分布，所述光强分布经显微物镜成像于摄像机上，摄像机摄取的图像传入计算机进行后续处理； （２）在计算机中，将摄像机摄取的图像转换成光强分布曲线； （３）调整保偏光纤与显微物镜之间的距离，使光强分布曲线呈现出“五指型”的分布；“五指型”的分布中，包括九个特征点，从左往右，分别为第一波峰、第一波谷、第二波峰、第二波谷、第三波峰、第三波谷、第四波峰、第四波谷、第五波峰；其值分别为Ｖ↓［１］、Ｖ↓［２］、Ｖ↓［３］、Ｖ↓［４］、Ｖ↓［５］、Ｖ↓［６］、Ｖ↓［７］、Ｖ↓［８］、Ｖ↓［９］； 定义第一判别量Δ↓［１］： Δ↓［１］＝Ｖ↓［１］－Ｖ↓［２］＋Ｖ↓［３］－Ｖ↓［４］＋Ｖ↓［５］－Ｖ↓［６］＋Ｖ↓［７］－Ｖ↓［８］＋Ｖ↓［９］； 定义第二判别量Δ↓［２］： Δ↓［２］＝Ｖ↓［５］－Ｖ↓［７］或 Δ↓［２］＝Ｖ↓［５］－Ｖ↓［３］或 Δ↓［２］＝Ｖ↓［５］－（Ｖ↓［３］＋Ｖ↓［７］）／２； （４）旋转保偏光纤，保偏光纤的偏振轴随之旋转，这样得到一系列对应保偏光纤的不同偏振轴方位角的光强分布曲线及第一判别量和第二判别量；由此得出第一判别量随偏振轴方位角变化的测量曲线，相邻的第一判别量的变化量趋于零时，表明偏振轴方位角处于０°附近或９０°附近； （５）计算上述处于０°附近或９０°附近的各偏振轴方位角对应的光强分布曲线的自相关系数，得到自相关系数与偏振轴方位角的对应曲线；当自相关系数处于极大值并接近于１时，表明此时偏振轴方位角为０°或９０°；应用第二判别量进行判断，第二判别量为正则说明偏振轴方位角为０°，第二判别量为负则说明偏振轴方位角为９０°。...
【技术特征摘要】
基于侧视光强五指型分布的保偏光纤偏振轴的定轴方法，其特征在于包括如下步骤(1)将非相干平行光侧向照射待定轴保偏光纤，使显微物镜的观测平面上形成一个可测量的光强分布，所述光强分布经显微物镜成像于摄像机上，摄像机摄取的图像传入计算机进行后续处理；(2)在计算机中，将摄像机摄取的图像转换成光强分布曲线；(3)调整保偏光纤与显微物镜之间的距离，使光强分布曲线呈现出“五指型”的分布；“五指型”的分布中，包括九个特征点，从左往右，分别为第一波峰、第一波谷、第二波峰、第二波谷、第三波峰、第三波谷、第四波峰、第四波谷、第五波峰；其值分别为V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9；定义第一判别量Δ1Δ1＝V1 V2+V3 V4+V5 V6+V7 V8+V9；定义第二判别量Δ2Δ2＝V5 V7或Δ2＝V5 V3或Δ2＝V5 (V3+V7)/2；(4)旋转保偏光纤，保偏光纤的偏振轴随之旋转，这样得到一系列对应保偏光纤的不同偏振轴方位角的光强分布曲线及第一判别量和第二判别量；由此得出第一判别量随偏振轴方位角变化的测量曲线，相邻的第一判别量的变化量趋于零时，表明偏振轴方位角处于0°...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，陈哲，黄林盛，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81[]
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