● 摘要
白光干涉法测量保偏光纤偏振交叉耦合，是通过补偿耦合波和主波之间的光程差形成干涉信号，从而检测光纤中不同位置的耦合点，有很高的灵敏度和分辨率。但是光纤的双折射色散、光源谱宽以及信号处理算法均会影响测量的精度，尤其是对于保偏光子晶体光纤，在长距离测试时，色散的影响十分显著。另外，光纤环的绕制质量对陀螺精度有着重要影响，目前未见有报道针对偏振耦合的分布结果进行量化分析。因此，为了提高测试精度，评价绕环质量，本文对影响测试精度的因素进行了系统的分析，设计了色散补偿算法，并利用小波方法对绕环质量进行了分析，实现了特征信号的检测与绕环工艺的对应。具体主要完成了以下几个方面的工作：
1、分析了光源谱宽、光谱稳定性和保偏光纤双折射色散的二阶效应和三阶效应对测量精度的影响，研究了测量的主要误差来源。
2、结合数值计算方法，搭建实验测量了熊猫光纤和保偏光子晶体光纤的双折射色散系数，验证后者的色散效应在偏振耦合测量中不可忽略；
3、设计了基于频域和双向测量的两种补偿方案，分别对单耦合点和光纤环进行了色散补偿，提高了测量精度，并将经验模态分解用于降噪处理，实现了信噪比的提高。
4、分析了光纤环中偏振耦合分布的周期性特征，将小波变换用于偏振耦合分布的分析，利用低频重构提取了趋势信息，与绕环工艺对应；用高频重构完成了耦合范围判断、耦合点检测等，提炼了一套光纤环的分析方法。