基于匹配液背投光方法實現保偏光纖高精度的實時定軸

李萌，馬修泉，洪春權，，胡暢，許天宇

（1 廣東國志激光技術有限公司，廣東 東莞， 523000）

（2 華中科技大學 機械科學與工程學院數字制造裝備與技術國家重點實驗室，武漢 430074）

（3 廣東省智能機器人研究院，廣東 東莞 523808）

0 引言

保偏光纖（Polarization-Maintaining Fiber，PMF）對線性偏振光具有較強且穩定的偏振保持能力，在相干光通信、傳感等領域得到了廣泛應用［1-2］。較之普通單模光纖，保偏光纖能維持偏振光的關鍵在于具有快、慢兩個偏振軸。識別、判斷保偏光纖快軸和慢軸的方向是制作保偏類光纖器件的首要條件，例如偏振器［3］、光纖陀螺儀［4］等，偏振軸的對準會直接影響相關設備和試驗，因此關于保偏光纖的各類定軸方法得到了深入的研究和發展。

現有的保偏光纖定軸方法按照觀察方向可以分為縱向和橫向觀測法。縱向觀測法［5-6］需要對保偏光纖末端進行平整處理后再實現對光纖端面快慢軸方向判別，該方法嚴重限制了保偏光纖的應用場景。橫向觀測法即側視成像法，原理是基于保偏光纖的透鏡效應，光線在通過保偏光纖時由于內部的包層、應力區、纖芯的折射率各不相同，光線從入射開始經過不同的路徑最終在出射端形成了含有保偏光纖內部結構的光強分布。其中最具代表性的為輪廓定軸系統（Profile Alignment System，PAS）［7］和透鏡效應測試法（Polarization Observation by Lens Effect，POL）［8-9］定軸技術，其他方法如五指型光強分布法［10］、五點特征值法［11］、相襯成像法［12］、背向衍射法［13］等也為保偏光纖定軸研究提供了新的方向。POL 和PAS 因其高精度和高穩定的特性成為現階段較為常見的兩種定軸方法，但對于長距離保偏光纖的定軸無突出優勢，且對光源和成像面的位置調整有較高的要求。……