超細徑保偏光纖耦合器微制作系統(tǒng)關鍵技術的研究.pdf

1、目前對光纖陀螺的研究已經(jīng)取得大量成果，并在眾多領域得到應用,采用超細徑保偏光纖可實現(xiàn)光纖陀螺的小型化，使導航系統(tǒng)具有更大的靈活性。光纖耦合器是光纖陀螺的關鍵器件，決定著光纖陀螺的性能水平。因此，研究超細徑保偏光纖耦合器制作的關鍵技術并建立自動化微制作系統(tǒng)，具有重要的應用價值。
　　本文在實驗室已取得成果的基礎上，分析并優(yōu)化了超細徑保偏光纖偏振軸對軸的方法，確定了熔融拉伸過程中恒力恒速拉伸的控制方案，設計了超細徑保偏光纖耦合器微制作

2、系統(tǒng)的各個模塊，編寫了微制作系統(tǒng)控制程序，并進行了大量工藝實驗，驗證了微制作系統(tǒng)的有效性和可靠性。
　　首先，對不同成像距離上光纖的側面成像進行了仿真分析，比較了選擇不同成像距離和圖像上不同特征使用POL法所得到的對軸效果，確定了幾種針對超細徑保偏光纖偏振軸對軸的對軸改進方案。設計采用傅里葉擬合方法和曲線特征自動判斷法來處理對軸實驗原始數(shù)據(jù)。采用牛頓插值法進一步提高了重復精度。
　　然后，針對超細徑保偏光纖熔融拉伸過程恒力恒

3、速拉伸的要求，設計電磁線圈提供拉伸力，對線圈中電流和拉伸力的對應關系進行動態(tài)標定，從而通過調整電磁線圈的電流來開環(huán)控制拉伸力。采用高精度編碼器測量拉伸位置、T方法計算拉伸速度，使用高壓電弧提供熔融溫度，結合增量式 PID閉環(huán)控制算法控制光纖熔融拉伸速度，通過拉伸力和拉伸速度間接控制熔融溫度。
　　在前面研究的基礎上，分析超細徑保偏光纖耦合器具體器件的制作原理，設計了超細徑保偏光纖耦合器微制作系統(tǒng)的工作流程，根據(jù)工作流程設計并編寫了

4、微制作系統(tǒng)控制程序，借助多線程技術交互控制多種功能模塊。
　　最后，建立起超細徑保偏光纖耦合器微制作系統(tǒng)，并進行了大量工藝實驗。比較了不同對軸改進方案的實驗結果，確定了三亮紋兩側亮紋對軸法的有效性，并選擇傅里葉擬合法和曲線特征法處理實驗數(shù)據(jù)，所得結果具有很高的重復精度。完成了高精度微力傳感器的標定，動態(tài)標定了電流和拉伸力的對應關系，從而實現(xiàn)了拉伸力的開環(huán)控制。通過調整PID參數(shù)提高了拉伸速度控制的精度。
　　實驗結果表明，超