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。     

保偏光纤侧视光强相关峰锐度的定轴方法

在保偏光纤偏振轴的定位和对准技术中，侧视成像法为目前的主要方法。现有的侧视成像法对光强形貌特征具有较高要求，为了提高它们的通用性，提出了基于侧视光强相关峰锐度的定轴方法。该方法首先通过侧视光强曲线间的相关运算得到相关系数曲线，进而利用相关系数曲线的峰值尖锐程度作为特征值。相比于传统侧视成像法，该方法不受光强形貌特征的限制，因此具有更强的通用性。为了提高该方法的精度，对不同观测平面的定轴精度进行了比较，从而确定了具有理想定轴精度的观测平面范围。在此基础之上，对该方法的实际精度进行了实验验证，结果表明:利用该方法可以获得优于0.9的定轴精度。     

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。     

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。     

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.     

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.     

双折射波导偏振耦合的短相干干涉测量

保偏光纤内部具有的高双折射,使其在内部传播的主模和耦合模之间存在一定的光程差。研究了高双折射波导中连续偏振耦合分布和分立点耦合的白光干涉测量法,推导出一种简明使用的公式,求出双折射波导的保偏参数,并且根据调制解调相关原理精确测量耦合点的强度和位置。实验测量了国产类矩形保偏光纤以及光纤偏振器。该方法最突出的优点是采用非破坏性方法测出保偏波导的每个局部的保偏参数,可用于检测集成波导器件和保偏光纤的质量、双折射波导之间的主轴对准、分布式光纤应变传感器等领域,并且可作为保偏光纤生产和使用的一种有效检测方法,大大提高集成波导器件及相关传感器的性能。     

慧差对矢量偏振贝塞耳-高斯光束聚焦场的影响

利用Richards-Wolf矢量衍射积分公式,获得矢量偏振贝塞耳-高斯光束经具有初级慧差的高数值孔径系统聚焦后的三维光场复振幅函数,模拟了不同慧差系数下聚焦光场的纵向分布,以及焦平面和光轴上的光强。研究表明,初级慧差的存在导致矢量偏振贝塞耳-高斯光束的会聚光场发生偏移和变形,焦平面光强的分布和光轴上的光强峰值都受初级慧差和入射光偏振态的共同影响,偏振态和初级慧差不影响聚焦光场在光轴上的对称分布。     

彩色分焦平面偏振图像配准方法北大核心CSCD

彩色分焦平面偏振相机是一种新型偏振成像装置,能够同时获取目标0°,45°,90°和135°四个偏振方向的彩色三通道(RGB)强度信息,但需要解决分辨率损失和像元错位的问题。本文提出一种适用于分焦平面相机的彩色偏振图像配准方法。通过实验对所提配准方法进行验证,结果表明:所提配准方法能够降低像元错位问题对后续彩色偏振图像解析精度的影响。     

保偏光纤器件的对轴角度分析与测量

理论推导了保偏光纤(PMF)对轴角度、起偏器起偏角与相干域检测信号的关系,仿真分析表明,对轴误差越大,引起的偏振耦合越大.根据白光干涉原理,采用Michelson干涉仪光程补偿的方法,实验研究了偏振耦合强度与对轴角度之间的关系,并根据测量的耦合强度数据计算出对轴角度.     

非近轴光束下铌酸锂晶体的电光效应

为了研究电场一定时,光束在非近轴条件下铌酸锂晶体的电光效应,采用折射率椭球张量的循环坐标变换方法,理论上推导了光轴正交截面上折射率分布的解析式,讨论了折射率、相位延迟以及透射率与光束入射方向之间的关系,并且进行了实验验证,取得了透过率随光束与光轴夹角α的实验数据。结果表明,y方向加电场时,入射光小角度偏转将引起x方向感应折射率以及光束透射率的明显变化,而y方向的感应折射率不变;光束与光轴的夹角α对铌酸锂晶体电光性能的影响远远大于光矢在x-y平面与x轴正半轴的夹角β对其的影响;x方向加电场时感应折射率同y方向加电场时类似,但此时相位延迟更小,在0°~0.4399°夹角范围内,前者的透过率变化较后者慢,并且在0.45°之后呈现出交替变化的规律,当夹角为0.5°,0.680°等位置时,它们具有相同的透过率。这一结果对利用角度调节以改善铌酸锂晶体的电光性能具有一定的指导意义。