[发明专利]一种基于侧视光强曲线相关峰尖锐程度的保偏光纤定轴方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子技术中保偏光纤传感技术领域，具体来说，是一种基于侧视光强曲线相关峰尖锐程度的保偏光纤定轴方法。

背景技术

保偏光纤是一类特殊的单模保偏光纤，该类保偏光纤具有较强的偏振保持特性，一般这一特性通过在保偏光纤芯向引入应力块或非对称纤芯获得。由于具有这一特性，保偏光纤广泛应用于保偏光纤陀螺、干涉传感以及相干光通讯等对偏振态具有较高要求的领域。

保偏光纤偏振轴的精确定位和对准是其应用中的关键技术之一。侧视成像法由于装置简单，定轴精度较高等优点，为目前主要的定轴方法。

瑞典专利SE9401146中的POL法，以焦平面作为观测平面，提取光强曲线中心值作为特征值，将保偏光纤以一定角度间隔旋转一周得到特征值曲线。根据特征值曲线的对称性与周期性得到0°起始方位角标准曲线，通过标准曲线的平移得到任意方位角的特征值曲线，最后将待测方位角的特征值曲线与任意方位角的特征值曲线做相关运算，极大值所对应的角度即为待测方位角。

美国专利US5013345中的PAS法，要求光强曲线中心点两侧具有两个极大峰值，并以两个峰值间的距离作为特征量。

国防科技大学王金娥等人提出了基于五点特征值的侧视定轴法，该方法要求光强曲线的形貌特征具有三个峰值，并以三个波峰的光强值之和减去两个波谷的光强值之差作为特征值(参考：“基于五点特征值的匹配型保偏光纤定轴新方法”，《光通信技术》，2005，第一期，20～22)。

上述专利及方法在一定程度及范围上实现了保偏光纤偏振轴定轴，然而对观测平面位置与光强形貌特征具有很高的要求，通用性不高。采用POL法进行保偏光纤定轴时，要求观测平面位置在焦平面附近。PAS法要求光强曲线中心点两侧具有两个极大峰值，五点特征法要求光强形貌特征具有三个峰值。而实际应用中出现这两种光强形貌特征的观测平面范围很小，因此，这两种侧视定轴方法同样对观测平面位置具有很高的要求。除此之外，上述几种方法均要求提取光强图像 中特征点的光强值，而在实际工作中特征点的提取是件比较困难的工作，特别对于五点法这类光强形貌特征比较复杂的方法。

发明内容

为了解决现有定轴方法通用性不足，及特征点提取困难等问题，本发明的首要目的在于提供一种基于侧视光强曲线相关峰尖锐程度的保偏光纤定轴方法，该方法直接通过某方位角的侧视光强曲线与任意方位角侧视光强曲线做互相关得到相关曲线，将该相关曲线极大峰值尖锐程度作为特征值，从而实现保偏光纤的准确定轴。

本发明基于侧视光强曲线相关峰尖锐程度的保偏光纤定轴方法，通过下述步骤实现：

步骤一：通过光源发射平行光从保偏光纤一侧垂直照射在保偏光纤表面上，使保偏光纤另一侧产生光纤侧视光强分布图像。

步骤二：通过CCD相机采集光纤侧视光强图，并转换为光强曲线传送至计算机。

步骤三：步骤三：以保偏光纤纤芯为轴，以固定角度间隔Δθ旋转保偏光纤2π/Δθ次，得到每次保偏光纤后，保偏光纤方位角对应的光强曲线。

步骤四：按照步骤三中保偏光纤旋转顺序，由第一次旋转保偏光纤开始，依次将每次旋转保偏光纤后CCD相机所采集、转换后的光强曲线，与旋转保偏光纤2π/Δθ次后CCD相机所采集到的全部光强曲线做互相关运算，以相关峰尖锐程度作为特征量，得到特征值曲线。

步骤五：对步骤四得到特征值曲线进行平移变换，即可得到保偏光纤起始方位角为0°的标准特征值曲线T(0)；则保偏光纤起始方位角为时的特征值曲线与T(0)之间的相位差即为保偏光纤起始方位角的值。

本发明的优点在于：

1、本发明基于侧视光强曲线相关峰尖锐程度的保偏光纤定轴方法，不仅适用于各类光强形貌特征，而且在成清晰侧视保偏光纤图像范围内的各观测平面均能实现保偏光纤定轴，具有较强的通用性。

2、本发明基于侧视光强曲线相关峰尖锐程度的保偏光纤定轴方法，不需要提取特征点，在一定程度上增加了定轴的效率与可靠性。

附图说明

图1为本发明保偏光纤定轴方法中保偏光纤安装方式示意图；

图2为本发明保偏光纤定轴方法中侧视成像法定轴原理图；

图3为焦平面处方位角为0°时光强曲线图；

图4为焦平面处方位角为45°时光强曲线图；

图5为焦平面处方位角为90°时光强曲线图；

图6是焦平面处的特征值曲线；

图中：

1—光源2—步进电机3—保偏光纤夹具

4—保偏光纤5—纤芯6—保偏光纤夹持器