基于多模光纖光斑檢測的模式分析和光譜分析研究.pdf

1、隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展和成像技術(shù)的日益普及，基于光纖光斑檢測的各項(xiàng)技術(shù)的復(fù)雜程度和成本大幅降低，促進(jìn)了光纖光斑檢測在傳感以及光譜分析等研究領(lǐng)域的發(fā)展。針對目前模式分析領(lǐng)域解析法對波導(dǎo)結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，而數(shù)值分析方法普遍存在著計(jì)算精度和計(jì)算量之間矛盾的問題，本文提出了基于多模光纖光斑檢測技術(shù)的波導(dǎo)模式分析方法，并且針對基于光纖光斑檢測的光譜分析技術(shù)中光纖長度與光譜重建性能之間的矛盾，提出了兩種基于改進(jìn)光纖結(jié)構(gòu)的光譜分析方案。主要的工作內(nèi)容

2、如下:
　　1、對光斑檢測的耦合及多模干涉理論進(jìn)行了理論分析，并總結(jié)歸納了現(xiàn)有的光斑圖樣處理算法，包括基于光強(qiáng)和基于圖像內(nèi)容的算法。
　　2、針對單模-階躍多模光纖結(jié)構(gòu)中模式激勵(lì)情況與光纖軸心偏移程度的關(guān)系進(jìn)行了理論計(jì)算，并利用光束傳播法獲得了多模光纖端面處的光斑圖樣。將灰度共生矩陣圖像處理技術(shù)引入光斑圖樣處理，詳細(xì)分析了該結(jié)構(gòu)在不同偏心熔接時(shí)的端面光斑與圖像特征值的關(guān)系，得到了激發(fā)模式數(shù)量和灰度共生矩陣特征值能量、一致性、

3、熵之間的近似線性關(guān)系，并在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行了驗(yàn)證。之后將此結(jié)論應(yīng)用于分析D型多模光纖的模式激發(fā)情況。在常用復(fù)雜數(shù)值計(jì)算方法外，為定性研究光纖內(nèi)模式激勵(lì)情況提供了一種新的分析方法。
　　3、對基于多模光纖光斑分析的光譜儀的原理進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)了利用光斑檢測在噪聲環(huán)境下重建光源信號的算法，并基于光譜相關(guān)寬度實(shí)現(xiàn)了光譜分辨率的計(jì)算。采用偏芯熔接的單模-階躍多模光纖結(jié)構(gòu)及單模-D型多模-多模光纖結(jié)構(gòu)取代原有的對芯熔接結(jié)構(gòu)，對該類型光譜儀進(jìn)行