多芯结构光纤对准与定位方法和实验研究

论文摘要

特种光纤广泛应用于光纤传感和光纤通信领域，特种光纤的对准和定芯技术是特种光纤能否实用化的关键技术。本文以三芯光纤为例，对特种光纤的对准和定芯系统进行了研究。利用基于有限差分光束传输法的仿真软件BeamPROP，对三芯光纤的光场分布进行仿真。在仿真数据基础上，观察三芯光纤的成像特点，并采用光强质心法，四点特征值法对三芯光纤的对准定芯研究，得到对角度敏感的特征曲线。在理论分析的基础上，搭建实验平台，对三芯光纤光场进行测量，得到三芯光纤的成像图像。基于三芯光纤成像图特点的分析，利用光强质心法与图像处理技术相结合得到随角度变化的特征曲线。实验证明图像处理技术可以减小噪声对定芯的影响，提高纤芯的定位精度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 特种光纤对准和定芯应用背景及意义
• 1.1.1 特种光纤的分类及应用概述
• 1.1.2 特种光纤对准和纤芯定位技术研究现状以及本研究内容
• 1.2 单芯光纤对准常用技术
• 1.3 特种光纤对准和定芯的常用技术
• 1.3.1 POL法定轴
• 1.3.2 基于POL法其他改进方法
• 1.4 本研究中应用的三芯光纤对准和定芯系统
• 1.5 本论文所做的工作
• 第2章 多芯光纤侧向透射光场的数值仿真
• 2.1 电磁场传播求解的概述
• 2.1.1 光在介质中传输分析的常用数值法
• 2.1.2 常见的光束传播法
• 2.1.3 常用边界条件概述
• 2.2 BeamPROP光学软件简介
• 2.2.1 CAD制图特点
• 2.2.2 仿真特性
• 2.2.3 仿真分析功能
• 2.3 仿真参数的设置
• 2.3.1 三芯光纤在仿真软件中结构设置
• 2.3.2 激励源设置
• 2.3.3 仿真窗口以及监视窗口变量的设置
• 2.3.4 通过监测窗口观察三芯光纤的折射率分布图
• 2.4 三芯光纤侧向透射光场的数值仿真
• 2.5 匹配液中三芯光纤侧向透射光场的数值仿真
• 2.6 三芯光纤成像图的仿真
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于数值仿真的三芯光纤对准和定芯讨论
• 3.1 光纤包层的对准
• 3.1.1 光纤包层的对准系统
• 3.1.2 光纤包层的对准系统的依据
• 3.1.3 光纤包层的对准方案
• 3.2 光纤纤芯的对准和定芯技术
• 3.2.1 相关法在双三芯光纤纤芯对准的应用
• 3.2.2 三芯光纤光场随旋转角度变化规律的研究
• 3.2.3 类质心法用于单纤三芯光纤定芯的研究
• 3.2.4 四点特征值法用于单纤三芯光纤定芯的研究
• 3.3 本章小结
• 第4章 三芯光纤对准定芯系统设计和实验研究
• 4.1 三芯光纤对准定芯的系统设计
• 4.1.1 三芯光纤对准定芯系统组成
• 4.1.2 三芯光纤对准定芯系统实物图
• 4.2 三芯光纤成像特点实验研究
• 4.2.1 加匹配液和不加匹配液光纤成像图的比较
• 4.2.2 加匹配液单芯光纤和三芯光纤成像图的比较
• 4.2.3 不同测量面对三芯光纤成像图的影响
• 4.2.4 不同角度三芯光纤的成像特性分析
• 4.3 三芯光纤对准和定芯实验研究
• 4.3.1 基于类质心法的三芯光纤对准和定芯实验
• 4.3.2 基于四点特征值法的三芯光纤对准和定芯实验
• 4.4 分析三芯光纤对准和定芯精度低的原因
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于图像处理的三芯光纤定芯
• 5.1 图像的直方图均衡化
• 5.2 图像二值化
• 5.3 傅立叶变换在数字图象处理中的应用
• 5.3.1 傅立叶变换的基本概念
• 5.3.2 傅立叶变换在图像貌化处理中的应用
• 5.4 基于数学形态学的图像处理
• 5.4.1 二值形态学
• 5.4.2 灰度数学形态学
• 5.4.3 边缘提取
• 5.5 相关法在图像处理中的应用
• 5.6 综合应用图像处理技术提取纤芯特征
• 5.7 基于图像处理的三芯光纤定芯研究
• 5.8 图像处理定芯存在的问题
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢