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。     

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.     

保偏光纤侧视成像光强分析及定轴方法研究

保偏光纤偏振轴方位角的确定和调整对改善光纤器件性能有重要意义。为进一步提高定轴精度,国内科研人员在透镜放应侧视(POL)法的基础上提出了五点法、五指法等,其理论定轴精度有所提高。但由于此类方法是建立在特定光强分布的前提下,对成像面调节要求较高,因此其实用性受限。该文以保偏光纤侧视成像为基础,通过对保偏光纤不同成像面的侧视成像光强分布作了大量仿真分析发现,光纤旋转至慢轴与水平方向成0°角附近时,光强分布会发生明显变化,利用这一现象可对0°位置进行识别。因此,该文改变了以往通过寻找某特定光强分布进行定轴的思路,提出了通过对0°位置进行识别的定轴方法,该方法通过简单的图像处理和数据分析即可判断偏振轴的偏转情况,适用的成像面位置范围也相对更宽,可操作性强,实用前景好。     

保偏光纤自动化定轴方法研究

以保偏光纤自动化定轴设备研制为目标,通过理论分析及仿真结果对偏振主轴检测方法(POL)在不同像平面上的光强分布特性进行了研究,提出了基于五点特征的改进POL方法,并建立了POL特征随观测平面位置变化的规律。通过在对轴平台上的实验,验证了本文的仿真结果及改进方法。结果表明该方法比传统采用中心光强检测的POL方法具有更高的精度及分辨率,适合应用于自动化对轴设备。     

基于双光束光源的保偏光纤定轴方法研究

现有保偏光纤侧视成像法多依赖于某特定形貌光强分布,对成像面位置调整要求高、通用性差。为了提高保偏光纤定轴灵敏度、增加方法的通用性、提高定轴稳定性,采用双光束光源取代单光束光源对保偏光纤进行侧视成像的方法,改变了以往通过调整成像面寻找特定形貌光强分布的思路,并进行了理论分析、仿真模拟和实验验证。结果表明,采用双光束光源进行侧视成像时,光强分布成双峰型,选择双峰光强值之和为特征值,建立特征值与偏转角度的对应关系,利用互相关分析可对偏转角进行确定,该方法不仅保持了透镜效应侧视法适用成像面范围广的优点,而且定轴灵敏度平均优于单光束光源侧视成像定轴法11.88%。该研究具有良好的实用前景。     

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。     

保偏光纤定轴研究

简要介绍保偏光纤耦合器制作过程中和保偏光纤定轴的基本方法.保偏光纤,保偏光纤耦合器,定轴.     

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。     

匹配型熊猫光纤的相衬法定轴技术的仿真分析

从匹配型熊猫光纤的结构及相衬显微技术物理图像出发 ,建立起仿真数学模型 ,计算机仿真了相衬法定轴技术。仿真数学模型考虑了匹配型熊猫光纤的应力折射率分布、相衬成像原理、光纤在物镜观察面上的相衬成像偏差等物理图像。计算机仿真分析得到了相衬法确定匹配型保偏光纤双折射光轴的光强特征图像。仿真结果与实验得到的光强图像相符合。此方法已成功地应用于定轴实验 ,定轴分辨率小于 2°     

基于五点特征值的匹配型保偏光纤定轴新方法

匹配型保偏光纤偏振主轴的精确定位是制作保偏耦合器的关键。由于这类光纤两应力区与包层在普通显微镜中的侧视成像特征不明显,不容易直接定轴。为了实现匹配型保偏光纤的自动对轴,提出了一种利用与光纤方位角关系更敏感的五点特征量的定轴方法。实测表明此方法较透镜效应侧视法曲线特征更明显,更易于实现偏振主轴的定位,并且提高了测量精度。     

铌酸锂光波导器件保偏尾纤对轴工艺研究

基于采用退火质子交换工艺制备的铌酸锂光波导器件的保偏尾纤具有高偏振消光比这一特性,提出了一种通过偏振消光比测试仪测定器件保偏尾纤的偏振轴并实现与保偏连接头定位键高精度对准的方法.工艺实验证明,采用该方法制作的保偏尾纤连接头偏振轴向对准精度优于0.8°,显著优于显微成像定轴方法制作的保偏尾纤接头.     

Loss factors analysis for single-mode fiber splicing without careaxis alignment

Splice loss factors of single-mode fiber splicing lacking core axis alignment were analyzed quantitatively. The optimum splice conditions were also investigated in detail. It was seen that the dominant splice signal-loss factors are core deformation caused by fiber axis discrepancy and core axis misalignment caused by core eccentricity. To suppress average splice loss to less than 0.1 dB, average core eccentricity suppression to less than 0.35 μm is necessary. A novel method for setting fiber endface gaps accurately and quickly is proposed that helps to realize the optimum condition. This method is based on fiber endface image detection using photodiodes, and it has a quick setting time of 5 s and a high accuracy with a setting error of 0.5 μm. A fusion splice machine manufactured based on the present endface setting method was developed and evaluated. As a result, an average splice loss of 0.012 dB was successfully achieved     

大视场间隔双焦面成像遥感相机焦面装调

大视场间隔的双通道面阵焦面相机在以往的遥感相机中比较少见，其工作在近红外谱段，应用在可见谱段的多通道相机装调方法不再适用，对其装调方法进行了研究。首先，从光学角度分析装调原理，抽象出了数学模型进行了详细分析，得到系统误差公式。因为在以往的光学装调中，该系统误差很小而一直未被重视，但是对于此处涉及的遥感相机，其误差已严重影响测试精度。之后，进行了装调测试方案的详细分析，提出采用一维转台的测试方案，其相比二维转台方案的误差源更少，精度更高，且可节约资源。最后，进行了实际的装调测试和数据处理分析，从中剔除系统误差影响，焦面装调精度为1.0 μm，装调结果优于0.3个像元，得到的焦面的星点像曲线与理论设计结果基本一致。结果表明，提出的测试方法精度高，装调方案合理可行。     

面型误差和失调量对同轴三反系统像质的影响

应用于对地观测的高分辨同轴三反式系统对光学装调有着严格的要求,光学元件的失调量和由装配应力导致的面型误差都会严重影响系统成像质量。该方法通过镜面受力分析和光学系统仿真指导系统装调,以某商业遥感卫星搭载的同轴三反式镜头装调过程为例,分析失调量和面型误差的像差特性。通过分析光学元件失调量和面型误差与系统像散、彗差以及球差的关系,并利用系统波像差的均方根（RMS）作为系统像质的评价标准,得出各个光学元件失调量和面型误差对系统成像质量的影响权重。根据计算结果进行针对性调校,使系统各视场的平均RMS值收敛为0.06以下。经过多台同类镜头装调结果验证,证明该方法切实有效,可缩短装调周期,提升装调精度。     

重力矢量在SINS快速系泊自对准中的应用研究

海浪产生的扰动误差是影响舰船对准精度和快速性的关键因素,基于系泊状态下船载捷联惯导系统（SINS）自对准的特点,分析舰船运动状态并设计数字滤波器实现对重力加速度的提取。研究重力加速度在不同坐标系下的变化趋势并考虑工程应用实际情况,提出一种利用重力矢量间接建立初始捷联矩阵实现舰船系泊状态下的快速自对准方法。系泊试验结果表明,提出的基于重力矢量的自对准方法可有效地提高系统对准精度和快速性,满足舰船对初始化过程的高精度和实时性要求。     

采用滑模观测器的机载激光通信视轴精度控制

为了提高机载激光通信系统在机体振动和机械摩擦等扰动下的视轴对准精度,提出了一种基于滑模观测器的反步滑模控制方法。首先建立了机载激光通信系统的数学模型,然后通过设计的滑模观测器对扰动值进行估计,同时针对指令转换模块、激光通信模块和电机模块逐步设计了反步滑模控制律,实现对机载激光通信系统视轴的高精度控制。实验结果表明:提出的方法与分数阶PID控制方法相比突出了更优的快速性和准确性,响应时间仅为0.4 s,最大空间对准误差仅为0.3 m,设计的滑模观测器能够快速、准确地估计出扰动值,响应时间仅为0.3 s,最大估计误差分别仅为0.1 m/s、0.06 (°)/s2 和0.07 A/s,大幅提高了机载激光通信系统中视轴的对准精度。     

三轴机载光电系统的模糊滑模鲁棒控制方法

为了克服机体振动和气流扰动对三轴机载光电系统对准精度的影响,提出了一种模糊滑模鲁棒控制方法。首先根据坐标转换关系建立了三轴机载光电系统的数学模型,然后引入模糊算法准确估计干扰大小,并设计了模糊滑模鲁棒控制律,最后给出了稳定性分析,能够确保三轴机载光电系统对目标方位的高精度跟踪。仿真结果表明:提出的方法与分数阶控制方法相比,表现出了更优的控制效果,可在300 ms内稳定跟踪指令信号,最大干扰估计误差仅为0.2 N·m,且具有更高的控制精度,对俯仰角、滚转角和航向角的最大跟踪误差分别仅为0.5°、0.7°和0.4°,大幅提高了三轴机载光电系统的对准精度。     

Application of local error method to SSSF simulation of vector propagation in dispersion compensated optical links

A local error method based on an analytical scheme previously developed for the scalar optical fiber channel is applied to the second-order symmetrized split-step Fourier simulation of polarization multiplexed signal propagation through dispersion compensated optical fiber links. It is found that the global simulation accuracy for the vector propagation can be satisfied using the local error bound from a scalar propagation model for the same global error over a large range of simulation accuracy, chromatic dispersion, and differential group delay. Furthermore, carefully designed numerical simulations are used to show that similar local simulation error are obtained for vector simulations and that the similar local error leads to higher computational efficiency compared to other prevalent step-size selection schemes. The scaling of the global simulation error with respect to the number of optical fiber spans is demonstrated, and global error control for multi-span simulations is proposed. Combining the local error and global error control, the developed simulation scheme can significantly speed up the time-consuming simulations in coherent optical fiber communication system analysis and design.