保偏光纤定轴技术仿真研究.pdf

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1、第32卷第1期光学仪器2010年2月OPTICALINSTRUMENTSV01．32。No．1February，2010文章编号：1005—5630(2010)01—0067—04保偏光纤定轴技术仿真研究*罗永锋，徐宏杰，郭耀仪，张春熹，金靖，苏恒勇(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：为了分析POL技术的成像特性，对保偏光纤POL定轴技术进行了仿真研究。介绍了POL技术定轴方法，利用LightTools软件实现了熊猫型保偏光纤的POL图像仿真。通过光线追迹，找到了所建熊猫型光纤模型的最佳观测平面位置，基于仿真图像特征提出了POL值的提取

2、方法。为实际系统提取POL值提供了理论指导和依据。关键词：熊猫光纤；LightTools；POL；保偏光纤中图分类号：TN929文献标识码：Adoi：10．3969／j．issrL1005—5630．2010．01．015ResearchonsimulationofPM—fibersalignmenttechniqueLLOYongfeng，XUHongjie，GUOYaosi，ZHANGChunxi，JINJing，SUHengyong(SchoolofInstrumentationScienceandOpto-electronicsEngineering，Bei

3、hangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Researchedonsimulationofpolarizationmaintaining(PM)fibersalignmentofPOLtechniqueforanalyzingit7Simagecharacterize．POI。techniquewasintroduce&Simulationofpandatypepolarizationmaintaining(PM)fiber’SPOLimagewasrealizedbythesoftwareofLightTools．Go

4、ttheoptimizedobservationplanebytracingthousandsoflightsthroughthepandatypefiber．AmethodtogetthePOLvaluefromthePOLimagewasgivenbasedontheanalyzingthesimulationresult．SometheoryguidewasgiventorealizethePOLtechniquebythisarticle7Sanalysis．Keywords：pandafiber；LightTools；POL；PM-fiber引言光纤陀螺具

5、有体积小、重量轻、可靠性高和寿命长等优点，有取代现有机械陀螺的趋势。目前高精度光纤陀螺广泛采用保偏方案，而将光纤环和波导之间直接耦合是国外高精度光纤陀螺的主流技术。采用直接耦合技术具有减少光纤陀螺中的熔接点，提高系统的可靠性，减少背向散射和偏振噪声等众多优点。确定保偏光纤主轴方位角是直接耦合的一项关键技术。基于保偏光纤透镜效应的侧视成像技术是目前保偏光纤定轴的主要方法[1。3]，其中比较成功的有PAS与POL技术。POL(polarizationobservationbythelens-effecttracing)技术可以实现不同种类光纤主轴对准，同时判断保偏光纤的

6、种类，对不同类型的保偏光纤具有通用性。文中基于光学仿真软件LightTools6．0对熊猫型保偏光纤的POL图像进行了仿真分析，通过光线追迹、分析观测平面的光强分布以及POL曲线特征，深入了解POL技术的成像特点、提取中心光强方法和定轴方法，为实际系统搭建提供了一定的理论依据和指导。。收稿日期：2009—08—07作者简介：罗永锋(1985一)，男，安徽六安市人，硕士研究生，主要从事光纤传感技术方面的研究。·68光学仪器第32卷1POL技术‘1]如图1所示，当平行光透过熊猫型保偏光纤后，保偏光纤的透镜效应改变了观测平面上的光强分布，经成像透镜成像于CCD摄像阵面上，

7、所成像称作POL图像。由于应力区、纤芯、包层的折射率差异，故POL图像的中心光强对比度POL值h随光纤旋转而改变，旋转光纤一周得到的中心光强对比度的曲线称为POL曲线，如图2所示。观测平面成像透镜POL图像图1POL技术原理图Fig．1TheoryofPOLtechnique图2P01。值仿真曲线Fig．2GraphofPoLvaluegettingfromsimulation将慢轴和平行光平行时定义为主轴o。方位角，可以将中心光强表示为主轴角度臼的函数：P(口)一P(口+2n)(1)傅里叶展开，得到：P(p+巩)一aio4-∑[口。(阮)cos(nO)+玩(岛