基于对称性评估的保偏光纤偏振轴检测技术 
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Polarization Axis Detection Technique of Polarization Maintaining Fiber Based on Symmetry Evaluation
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
图 & 表
图 1. 保偏光纤定轴示意图。(a)定轴过程;(b)定轴系统
Fig. 1. Schematic of polarization alignment of PMF. (a) Axis-fixed process; (b) axis-fixed system
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图 2. 光纤旋转时端面的前后蠕动现象
Fig. 2. Front-back creeping phenomenon of end face during fiber rotation
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图 3. 坐标系变换。(a)原始图像;(b)变换后图像
Fig. 3. Transformation of coordinate system. (a) Original image; (b) transformed image
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图 4. 实际图像的坐标变换。(a)原始图像;(b)变换后图像
Fig. 4. Coordinate transformation of actual image. (a) Original image; (b) transformed image
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图 5. 对称性评估步骤(θ=l)
Fig. 5. Steps for symmetry evaluation (θ=l)
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图 6. 金字塔搜索步骤示意图
Fig. 6. Schematic of steps for pyramid searching
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图 7. 实际的光纤端面
Fig. 7. Actual image of fiber end face
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图 8. 6组仿真图像样本。(a) A组;(b) B组;(c) C组;(d) D组;(e) E组;(f) F组
Fig. 8. Six groups of simulated image samples. (a) Group A; (b) group B; (c) group C; (d) group D; (e) group E; (f) group F
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图 9. 6组图像检测结果
Fig. 9. Detection results of six groups of images
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图 10. 不同光照条件下两种算法的检测结果。(a)光照条件良好;(b)光照条件中等;(c)光照条件较差
Fig. 10. Detection results for two algorithms under different lighting conditions. (a) Good lighting condition; (b) medium lighting condition; (c) poor lighting condition
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图 11. 不同离焦距离下两种算法的检测结果。(a) 20 μm;(b) 40 μm;(c) 60 μm
Fig. 11. Detection results for two algorithms under different defocus distances. (a) 20 μm; (b) 40 μm; (c) 60 μm
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表 1光纤端面尺寸
Table1. Size of fiber end face
| Parameter | Diameter or length /pixel | Parameter | Diameter or length /pixel |
|---|
| Diameter of fiber cladding (D) | 720 | Center distance (L) | 322 | | Length of long axis (2a) | 228 | Core diameter (d) | 39 | | Length of short axis (2b) | 211 | | |
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表 26组图像的光纤端面参数
Table2. Parameters of fiber end face for six sets of images
| Group | A | B | C | D | E | F |
|---|
| Image noise /(yes or no) | no | yes | yes | yes | yes | yes | | Radius of fuzzy circle /pixel | 0 | 8 | 8 | 12 | 12 | 12 | | Number of impurities | 0 | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | | Difference in gray level between stress area and non-stress area /(gray scale) | 20 | 20 | 20 | 20 | 18 | 16 |
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表 3SRP算法和SE算法的标准差比较
Table3. Standard deviation comparison between SRP and SE algorithms
| Group | Standard deviations σθ /(°) |
|---|
| SRP | SE |
|---|
| 1 | 0.0585 | 0.0510 | | 2 | 0.1442 | 0.0346 | | 3 | 0.0868 | 0.0465 | | 4 | 0.0373 | 0.0027 | | 5 | 0.0956 | 0.0484 | | 6 | 0.0895 | 0.0383 | | 7 | 0.0585 | 0.0285 | | 8 | 0.0974 | 0.0437 | | 9 | 0.0388 | 0.0148 | | 10 | 0.0717 | 0.0271 | | Mean | 0.0778 | 0.0336 |
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于文海, 冯迪, 梁日, 宋凝芳. 基于对称性评估的保偏光纤偏振轴检测技术[J]. 光学学报, 2019, 39(2): 0211001. Wenhai Yu, Di Feng, Ri Liang, Ningfang Song. Polarization Axis Detection Technique of Polarization Maintaining Fiber Based on Symmetry Evaluation[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(2): 0211001.
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