[發明專利]一種基于圖像識別的Y波導與光纖偏振軸對準系統與方法

在審

• 申請號: 202010738891.6
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN112082541A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 裴重陽;夏君磊;黃韜
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01B11/27
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

一種基于圖像識別的Y波導與光纖偏振軸對準系統與方法，本發明通過圖像處理模塊監測Y波導芯片與保偏光纖的偏振軸，其中基于質子交換與退火的Y波導芯片，其偏振軸由其端面的上棱邊確定，保偏光纖的偏振軸由其固定塊的上棱邊或應力區中心連線確定，然后用保偏光纖旋轉控制模塊旋轉保偏光纖，使Y波導芯片偏振軸與保偏光纖偏振軸平行，完成Y波導芯片與保偏光纖軸向的對準。該系統及方法為Y波導芯片與保偏光纖高精度偏振軸對準提供了有效的途徑。

技術領域

本發明涉及一種基于圖像識別的Y波導與光纖偏振軸對準系統與方法，屬于集成光學及保偏光纖傳感技術領域。

背景技術

隨著激光器與光纖的發明及其制備工藝與性能的不斷提高，光纖傳感技術獲得了廣泛的發展，光纖陀螺是一種典型的光纖傳感的應用，其原理為利用Sagnac光學效應對角速率進行測量。Y波導器件是光纖陀螺中的核心光學器件之一，它在一個鈮酸鋰芯片上集成了分束/合束器、偏振器和條形Y波導相位調制器，實現3dB分光、起偏/檢偏和相位調制的作用。

由于Y波導芯片是單偏振傳輸，因此需要將其偏振軸與保偏光纖偏振軸進行對準，傳統的對準方式是將保偏光纖與Y波導粗對準，然后用消光比測試儀測試保偏光纖輸出端的消光比，然后不斷旋轉保偏光纖模塊的角度，使得消光比的絕對值達到最大，此種方法步驟繁瑣，且每次調整耗時很長。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術步驟繁瑣、耗時較長的不足，提供一種基于圖像識別的Y波導與光纖偏振軸對準系統與方法，大大簡化了Y波導與保偏光纖軸向對準的操作步驟，同時減少了操作時間。

本發明的技術解決方案：

一種基于圖像識別的Y波導與光纖偏振軸對準系統，包括：圖像處理模塊、波導芯片固定模塊、旋轉控制機構和安裝塊；

Y波導芯片為長條形立方體結構，Y波導芯片固定在波導芯片固定模塊上；Y波導芯片平行于水平面的截面為菱形，其余兩個方向的截面為矩形；Y波導芯片的一端朝向圖像處理模塊，Y波導芯片的另一端通過安裝塊連接保偏光纖端面；

圖像處理模塊用于監測Y波導芯片的偏振軸及保偏光纖的偏振軸；

旋轉控制模塊用于調整保偏光纖的偏振軸角度，以Y波導芯片的偏振軸為基準軸，使保偏光纖的偏振軸與Y波導芯片的偏振軸同軸；

偏振軸的確定：Y波導芯片的偏振軸根據磨拋端面與上表面交叉的棱邊的方向確定，保偏光纖偏振軸根據保偏光纖兩應力區中心點連線確定；Y波導芯片朝向CCD探測器和保偏光纖的端面磨拋處理；

安裝塊為一面開有缺口的立方塊，所述缺口的橫截面形狀為等腰三角形；保偏光纖固定在安裝塊的缺口內，且保偏光纖兩應力區中心點連線垂直于等腰三角形的高；

圖像處理模塊包括：CCD探測器與圖像處理系統；

CCD探測器獲取Y波導芯片的偏振軸與保偏光纖的偏振軸的圖像信息并傳輸到圖像處理系統中，然后圖像處理系統對Y波導芯片偏振軸與保偏光纖偏振軸的夾角進行檢測，獲得Y波導芯片的偏振軸與保偏光纖的偏振軸之間的夾角值。

安裝塊粘貼在Y波導芯片的磨拋端面上。

旋轉控制模塊：根據圖像處理系統檢測得到Y波導芯片偏振軸與保偏光纖偏振軸的夾角，采用自動或手動的方式旋轉保偏光纖，將Y波導芯片偏振軸平行于保偏光纖的偏振軸，完成Y波導芯片與保偏光纖的偏振軸對準。

安裝塊的材料為硅或石英。

一種利用上述基于圖像識別的Y波導與光纖偏振軸對準系統進行偏振軸對準的方法，包括步驟如下：

1)將Y波導芯片固定在波導芯片固定模塊上，將保偏光纖固定在旋轉控制機構上；