光纤侧边抛磨装置及其工艺方法技术领域本发明涉及一种光纤侧边抛磨装置，包括对保偏光纤进行定轴及侧边抛磨的 装置与对普通光纤的侧边抛磨的装置，以及相应的工艺方法。背景技术利用光学方法对光纤进行抛磨，可制成多种光纤光学元器件，例如，光纤连 接器就是将光纤的横截而形成的端面进行抛磨，达到两光纤端面高效地连接，有 效地减小连接损耗的目的。本发明所指光纤是由石英制成，有着纤芯和包层结构，用于光通信和光传感的光纤。它很脆，而且其外直径只有125微米，这就使得 其加工技术远比一般的光学加工方法要复杂得多。例如，光纤连接器抛磨方法， 就是先将端面待抛磨的光纤用陶瓷管固定住，再将光纤端面与陶瓷管一起置于商 用光纤端面抛磨机上进行抛磨加工。通常，足够厚度的光纤包层保证了在纤芯中传播的光场，以及在光纤包层中 倏逝波场的能量不会泄漏到光纤外面。当用抛磨或化学腐蚀的方法使光纤的包层 厚度减小到倏逝波场存在的区域，也就是距纤芯仅几个微米的区域时，就形成了 一个纤芯中传输光的倏逝波场的"泄漏窗口"。如图1所示。在此"窗口"处，人们就有可能利用倏逝场来激发、控制、探测光纤纤芯中的 传输光波的无损传播或泄漏。由此原理或制成光纤倏逝场器件或光纤倏逝场传感 器。由于化学腐蚀方法很难控制此"泄漏窗口"形状，目前较多的是采用侧边抛 磨的方法来去除部分光纤包层，也就是制作侧边抛磨光纤。侧边抛磨光纤就是在 普通通信光纤上，利用光学微抛磨加工技术，将圆柱形的光纤包层抛磨掉一部分 所制成的光纤。虽然对波导中倏逝场的利用早已在集成光学波导和D型光纤上实现，但侧边抛磨光纤器件与它们相比较有明显的特长：*低廉成本；特别是与光纤光栅相比。*对倏逝场利用的区域可人为控制；*制成的器件极低的插入损耗（<0.5dB);*极小的偏振相关损耗（<0.02dB);*背向反射极小（<-50dB );*易于与光纤系统熔接。使得利用侧边抛磨光纤构造新型全光纤器件和多功能光纤传感器已成为研 究开发的有效途径之一。目前制作侧边抛磨光纤的方法主要有两个。一个是光纤侧边弧型槽基块抛磨 t去：lt匕方法最早见于"Singlemode fibre optic directional coupler" ( R. A. Bergh， G. Kotler， H.丄Shaw; Electronic Letters. 1980， Vol. 16 pp260-261 。）此方法是 将光纤用胶固定在一块上面开着弧型槽的玻璃基块上，然后将光纤与此基块一起 在商用光学抛磨机上研磨。其缺点就是要先在玻璃基块上开弧型槽，而且每根抛 磨光纤都需要一个新开好的弧型槽基块。另外，要用环氧胶固定此光纤，抛磨完 毕后，如想小型化器件，又要用其它化学溶剂来溶解环氧胶。这是一个成本较高， 费时费力，成品率较低的方法。针对上述缺陷，产生了光纤侧边轮式抛磨法。此方法较早见于报道是在 "Optical fibre polishing with a motor-driven polishing wheel" (C. D. Hussey，丄 D. Minelly; Electronics Letters. 1988， Vol. 24, No. 13 pp805-807。）此方法将光 纤置于一个旋转轮上，在轮上加研磨剂后，可将光纤的侧边抛磨去一部分。根据 此原理，英国的REHMAN SAEED SYED等人申请了制造专利"APPARATUS AND METHOD FOR ABRADING OPTICAL F旧RE" (WO0049439)。此专利给 出了具体用此方法进行光纤侧边抛磨的装置和相应的工艺方法。此专利主要描述 了使用光电装置来在线检测待抛磨的光纤中通过光的衰减量来监测抛磨过程，还 描述了利用支撑管对保偏光纤施加横向应力来进行保偏光纤定轴的装置和方法。这种方法具有以下主要缺陷：(一）光纤侧边抛磨的装置中为了对待抛磨光纤施加轴向张力，用一根绳子 悬挂着一重物，这使得在实际抛磨中不能进行施加张力的监控。另外此悬挂重物 的方法也不利于抛磨装置的自动化设计。(二） 所用的监测磨轮转速的装置是用园盘上刻有空条的斩光器遮挡红外 光，以产生正比于转速的脉冲信号。此处还只是监测，还要再用此信号去指挥另 外的仪器控制磨轮电机的转速。此装置由于此磨轮监测和控制装置的存在而体积 较大，而且不能预先设定磨轮在不同的抛磨光纤的阶段中的不同转速。(三） 所描述的保偏光纤定轴方法并不实用。保偏光纤是一类特种光纤，常 应用于光纤传感和相干光通信领域。保偏光纤可以使光纤中传输的两个偏振态相 互垂直的光的传播常数相差很大，从而使得这两个偏振模式间的耦合很小。通常 采用改变普通光纤横截面结构分布的方法来人为地引入光纤纤芯中的应力不对 称。这个应力不对称的最大和最小方位就是保偏光纤的应力轴方位。在制作保偏 光纤器件时，需要先确定保偏光纤的应力轴的方位。通常所说的保偏光纤的定轴， 就是确定保偏光纤段的应力轴的方位。按专利（WO0049439)所描述的，要想 得到较精确的保偏光纤的应力轴的定位，此支撑管的直径必须很小，约为1一2 毫米，这么细的支撑管是很难安放于磨轮上的，特别是当磨轮直径为10或20 毫米时（这在实用中是会用到的尺寸），较难安装，而且当旋转光纤定轴时，会 使支撑管滚落，从而无法完成保偏光纤的定轴。综上所述，目前还没有一种可以在对保偏光纤进行侧边抛磨时的在线实时测 试和控制应力轴方位的装置和方法。而实际的应用中，需要在线测试和控制应力 轴的方位，以提高侧边抛磨保偏光纤的器件质量和效率。发明内容为解决现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种光纤侧边抛磨装置，包括对 保偏光纤进行定轴及侧边抛磨的装置与对普通光纤的侧边抛磨的装置，以及相应 的工艺方法。本发明所述的光纤侧边抛磨装置，包括底板、用于固定和承载光纤的两个夹 具台、安装有可拆卸磨轮的磨轮台支架、CCD摄像机、CCD探观ij器、用以在抛 磨过程中监控抛磨深度的抛磨监控光源与光功率计。所述的一个夹具台直接固定于底板上，为固定光纤夹具台，另一个夹具台安 置于导轨上，导轨固定于底板上，该夹具台为可移动光纤夹具台。所述的两个夹具台上分别安装有一组可拆卸的光纤夹具，夹持光纤的抛磨段 并将其拉平直；当夹具为精密旋转光纤夹具时，由旋转步进电机驱动，可完成保 偏光纤的定轴及侧边抛磨；当夹具为平板光纤夹具时，可完成普通光纤的侧边抛 磨；夹具台上的精密旋转光纤夹具及旋转步进电机可与平板光纤夹具互换，以适 应保偏光纤或普通光纤侧边抛磨的不同要求。这使本装置既保证了对保偏光纤定 轴的精度，也方便了对普通光纤的侧边抛磨。所述的可移动光纤夹具台中安置有张力控制系统，该系统实时测试光纤上 所施加的轴向张力的大小，并控制和驱动此夹具台沿导轨水平移动，对在两光纤 夹具间的光纤进行拉伸，给光纤上加上预定的轴向张力。对于可移动光纤夹具台的移动结构， 一种较佳的设计是：所述的可移动光纤 夹具台中安置有由步进电机驱动的行走齿轮，所述的导轨侧边有齿条，该齿条与 可移动光纤夹具台中的行走齿轮啮合，使可移动光纤夹具台沿水平方向移动。以 往的装置中的导轨是平滑导轨，悬挂重垂物使夹具台移动在。不能实现自动控制。 应用齿轮导轨，可将夹具台移动控制和张力控制一并进行。对于张力控制系统， 一种较佳的设计是：所述的张力控制系统是由光纤张力 传感器和行走齿轮控制部分组成，张力传感器接触到施加有张力的光纤，将光纤 上所受张力感应出来，传给行走齿轮控制部分，以驱动行走齿轮在导轨上水平移 动，最终控制光纤上所施加的张力。所述的磨轮台支架固定于底板上，磨轮台安置于磨轮台支架上，支撑磨轮及 转动步进电机；升降电机固定在底板上，利用传动螺杆使磨轮台沿磨轮台支架上 下移动。所述的磨轮同轴地固定的转动步进电机的转动轴上，可折卸并更换不同规 格、不同材料的磨轮；磨轮上固定有研磨纸或抛光纸。磨轮及转动步进电机的组 合可前后移动，或者随磨轮台一起沿磨轮台支架上下移动。转动步进电机固定在磨轮台上，用以驱动磨轮转动，进行光纤的侧边抛磨。 此转动步进电机的转速被事先设计好，可控制其进行不同的抛磨过程。在磨轮下 方的一段待抛磨的光纤被剥去了保护层。所述的CCD摄像机安置于待抛磨的光纤段的上方；CCD探测器安置于底 板上面，光源安置于底板底面，二者都可沿水平方向左右移动，以适应光纤平直 时的定轴或抛磨对的定轴。

当磨轮垂直于磨轮台支架向后移动时，在CCD摄像机中能观察到光纤待抛 磨段在光源照明下的轴向透射图像；将此轴向图像与数据库中的标准图像进行对 比，可确定此段保偏光纤中应力轴的方位及角度；将此方位及角度信息提供给旋 转步进电机的控制系统，就可以光纤轴为轴旋转光纤，最终将此保偏光纤段的应 力轴置于预先指定的方位。所述的CCD探测器中间有一孔，使光源的光线能不受阻挡地照射光纤段， 在光纤侧边抛磨前或抛磨过程中，接收保偏光纤抛磨段在光源照射下的背向散射 图像；在光纤侧边抛磨前，CCD探测器与CCD摄像机一起提供此段保偏光纤中 应力轴的方位与角度信息，以控制旋转步进电机；在光纤侧边抛磨过程中，CCD 探测器单独提供应力轴的方位与角度信息，控制旋转步进电机，以纠正抛磨过程 中对光纤的扭转应力轴的影响。所述的光源用于提供CCD摄像机成像保偏光纤段的透射图像的照明光源，也提供照射保偏光纤段，产生背向散射光的光源。以前的此类装置中没有这类定 轴光源。该光源优选为可见光激光光源。所述的CCD探测器优选为线阵CCD探测器。所述的抛磨监控光源的输出端与光纤的一端相连接，将输出的红外光注入光 纤中，用以在抛磨过程中与光功率计一起监控抛磨的深度。所述的光功率计的输入端与光纤的另一端相连接，接收从抛磨监控光源发出 的经光纤及其抛磨段的光。由于光纤侧边抛磨的越深，对传输光的衰减较大，因 此光功率计测出传输光经光纤抛磨段的光功率的变化，可得到抛磨深度的信息。本发明所述的保偏光纤侧边抛磨工艺方法，包括以下步骤：A) 将两个精密旋转光纤夹具和旋转步进电机一起分别安置于固定光纤夹具 台和可移动光纤夹具台上；B) 将光纤中部一段的保护层剥去，并将其拉平直后，再将两端分别夹持固定在由旋转步进电机驱动的两个精密旋转光纤夹具上；c)对保偏光纤要进行侧边抛磨前的定轴工序，当保偏光纤的应力轴确定好后，将磨轮及转动步进电机在磨轮台上垂直于磨轮台支架向前移动，使得磨轮上有研磨纸的部分位于已剥去保护层，并已定好轴的保偏光纤段的上方；将CCD探测器和光源平移至磨轮下方，以便进行实时定轴；D) 利用可编程的张力控制系统，测试在光纤上施加的轴向张力的大小，并 控制可移动光纤夹具台在导轨上水平移动，给光纤上加上预定的轴向张力；E) 在升降电机的驱动下，使磨轮台沿磨轮台支架向下移动，致使磨轮上的 研磨纸接触待侧边抛磨的光纤段，此时张力控制系统仍控制着可移动光纤夹具台 在导轨上平移，以保证在光纤上施加预定的张力；F) 根据预先设定的转动步进电机的转速控制程序，对加有研磨液的光纤进 行侧边抛磨；侧边抛磨时，可利用背向散射光的方法来实时定轴；侧边抛磨时， 光纤的一端接在抛磨监控光源上，另一端接在光功率计上；当由于光纤的侧边抛 磨使得光功率计上检测到的光能量的损耗达到事先设计的预定值时，停止研磨， 磨轮台上移，磨轮离开光纤段；此时的侧边抛磨光纤的研磨区的深度就达到了设 计的要求。完成所述的步骤F后，可在磨轮上换用精密抛光纸，控制转动步进电机， 对已研磨到设计深度的光纤抛磨区进行抛光工序。所述的步骤C中，侧边抛磨前的定轴工序主要为侧视定轴，包括以下步骤:A) 将磨轮及转动步进电机在磨轮台上垂直于磨轮台支架向后移动，将CCD 摄像机置于待抛磨的光纤段上方，将CCD探测器和光源平移至待抛磨的光纤段 下方，使照明光源发出的光线不受阻碍地从下方照明剥去了保护层的一段光纤， 然后成像在CCD摄像机上；由于光纤的透明特性，保偏光纤的轴向分布的图像 就将成像在CCD摄像机上；利用图像处理技术，可清晰地看到光纤的纤芯和应 力区部分；B) 保偏光纤的应力轴在不同的方位时，此侧视观察到的轴向图像上的光纤 纤芯和应力区部分的位置与亮度是不一样的，利用两个精密旋转光纤夹具，以光 纤的轴向为中心轴，用旋转步进电机精确控制逐渐旋转光纤，从而根据所成的光 纤侧视图像，最终将此保偏光纤段的应力轴置于预先指定的方位；侧视定轴进行的同时，可进行背向散射光方法定轴，这两种方法互为补充地 进行定轴；所述的背向散射光方法定轴包括以下步骤： 将光源发出的一束强激光从侧边照射到光纤上时，从光纤的侧边产生背向散 射光；从保偏光纤侧边背向射出的散射光的分布图样的对称性与保偏光纤纤芯及 包层的几何对称结构有关，从而也就是与保偏光纤的应力轴在空间的方位有关； 根据此背向散射光的分布图样与保偏光纤应力轴的对应关系，可以从背向散射光 的分布图样的对称性的变化，判断出保偏光纤的应力轴方位；测试CCD探测器 上图样，确定其对称性的变化；控制精密旋转光纤夹具的旋转步进电机，以光纤 轴为轴旋转保偏光纤，找到保偏光纤的应力轴的方位。在侧边抛磨过程的步骤F中，采用测量保偏光纤侧边背向散射光的方法来 进行实时定轴，包括以下步骤：当磨轮下压住待抛磨光纤段时，激光照明光在光 纤上产生的背向散射光将在下方的CCD探测器上产生与保偏光纤横截面结构有 关的背向散射光的图样；实时测试CCD探测器上图样，确定其对称性变化与否； 如有变化，就是应力轴的变化所致，于是，控制精密旋转光纤夹具的旋转步进电 机，以光纤轴为轴旋转保偏光纤，以纠正在侧边抛磨过程中保偏光纤的扭转产生 的应力轴方位的改变。本发明所述的普通光纤侧边抛磨工艺方法，包括以下步骤：A) 将两个可张合的平板光纤夹具分别安置于固定光纤夹具台和可移动光纤 夹具台上；B) 将光纤中部一段的保护层剥去，并将其拉平直后，再将两端分别夹持固 定在两个平板光纤夹具上；C) 将磨轮及转动步进电机在磨轮台上垂直于磨轮台支架向前移动，使得磨 轮上有研磨纸的部分位于已剥去保护层的光纤段的上方；D) 利用可编程的张力控制系统，测试在光纤上施加的轴向张力的大小，并 控制可移动光纤夹具台在导轨上水平移动，给光纤上加上预定的轴向张力；E) 在升降电机的驱动下，使磨轮台沿磨轮台支架向下移动，致使磨轮上的 研磨纸接触待侧边抛磨的光纤段，此时张力控制系统仍控制着可移动光纤夹具台 在导轨上平移，以保证在光纤上施加预定的张力；F) 根据预先设定的转动步进电机的转速控制程序，对加有研磨液的光纤进 行侧边抛磨；侧边抛磨时，光纤的一端接在抛磨监控光源上，另一端接在光功率

计上；当由于光纤的侧边抛磨使得光功率计上检测到的光能量的损耗达到事先设 计的预定值时，停止研磨，磨轮台上移，磨轮离开光纤段；此时的侧边抛磨光纤 的研磨区的深度就达到了设计的要求。完成所述的步骤F后，可在磨轮上换用精密抛光纸，控制转动步进电机， 对已研磨到设计深度的光纤抛磨区进行抛光工序。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1) 以往用垂挂重物的方法对待侧边抛磨的光纤施加轴向应力的方法，使 得不能进行实际抛磨中的施加张力的监控，也不利于抛磨装置的自动化设计。如 图4所示，本发明采用张力控制系统5，实时测试光纤12上所施加的轴向张力 的大小，并控制可移动光纤夹具台3在导轨11上水平移动，给光纤上加上预定 的轴向张力。这就实现了施加轴向张力的自动控制。既进行了实时监测，又进行 了张力的自动控制。(2) 以往所用的监测磨轮转速的装置是用园盘上刻有空条的斩光器遮挡红外光（专利WO0049439),以产生正比于转速的脉冲信号。此处还只是监测， 还要再用此信号去指挥另外的仪器控制磨轮电机的转速。此装置由于磨轮监测和 控制装置的存在而体积较大，而且不能预先设定磨轮在不同的抛磨光纤的阶段中 的不同转速。如图4所示，本发明采用转动步进电机来驱动磨轮7，由于步进电 机可精确控制其转速，而且还可以预先编程控制整个抛磨过程，使磨轮在抛磨光 纤的不同阶段应用不用的转速，以提高产品质量和效率。另外体积也较小。(3) 专利WO0049439所描述的保偏光纤定轴方法并不实用。按该专利所 描述的，要想得到较精确的保偏光纤的应力轴的定位，此支撑管的直径必须很小， 约为1—2毫米，这么细的支撑管是很难安放于磨轮上的，特别是当磨轮直径为 10或20毫米时（这在实用中是会用到的尺寸），较难安装，而且当旋转光纤定 轴时，会使支撑管滚落，从而无法完成保偏光纤的定轴。本发明同时采用保偏光 纤侧视定轴技术和背向散射光定轴技术在抛磨前定轴，如图4、图8所示。这极 大地提高了保偏光纤定轴的精度。而且利用成熟的图像处理技术来确定保偏光纤 应力轴的位置，容易实现定轴的自动化，提高定轴的速度。(4) 采用从夹具台上可拆卸的两组夹具：精密旋转光纤夹具和旋转驱动步

进电机完成保偏光纤的定轴及侧边抛磨；平板夹具完成普通光弁的侧边抛磨。这 既保证了保偏光纤定轴的精度，也方便了对普通光纤的侧边抛磨。(5) 以往的装置都没有对保偏光纤进行侧边抛磨过程中的应力轴的实时测 试和控制。如见图4、图6、图8所示，本发明采用保偏光纤侧边散射光定轴法 在对保偏光纤进行侧边抛磨时定轴，用分析实时的散射光图样的对称性来提高定 轴测试精度和速度。并可实时进行应力轴方位改变的纠正，极大地提高了产品的 质量和效率。(6) 以往的光纤侧边轮式抛磨法都是将光纤从上方放置于磨轮上。如图6 或图7所示，本发明将磨轮从上方横向压在光纤上，可使位于抛磨装置下部的激 光照明光源10既作为CCD摄像机6的照明光源，横向透射照明光纤，又作为 背向散射光的照明光源，横向照射光纤，产生背向散射光。特别是在抛磨光纤的 过程中，不会被磨轮遮挡，仍可用作产生背向散射光的光源。附图说明图1是光纤被侧面抛磨的示意图。其中图a为光纤被抛磨部分的横截面示意图。图b为光纤的侧面示意图。图2是观察到的PANDA保偏光纤在光源照明下的轴向透射图像。图3是速度为V=80转/分钟，加速时间为20秒，定时时间T二30秒的转动步进电机8的V—T曲线图。图4是光纤侧边抛磨装置对保偏光纤在进行侧边抛磨前定轴的示意图。图5是磨轮与电机沿垂直于磨轮台支架的方向在磨轮台上水平移动，电机驱动传动螺杆使磨轮台沿磨轮台支架上下移动的示意图。图6是光纤侧边抛磨装置对保偏光纤进行侧边抛磨过程的示意图。 图7是光纤侧边抛磨装置对普通光纤进行侧边抛磨过程的示意图。 图8是激光照明光在光纤上产生的背向散射光的图样。该图样与保偏光纤横截面结构有关。图9是PANDA保偏光纤侧边抛磨的样品图。A图是PANDA保偏光纤横截 面形状照片。B图是抛磨完成后的PANDA保偏光纤横截面的照片，C图是侧边 抛磨PANDA保偏光纤的纵向截面照片。

具体实施方式本发明所述的光纤侧边抛磨装置，如图4、图5、图6、图7所示，包括底 板1、用于固定和承载光纤的两个夹具台、安装有可拆卸磨轮7的磨轮台支架 18、 CCD摄像机6、 CCD探测器9、用以在抛磨过程中监控抛磨深度的抛磨监 控光源14与光功率计15。所述的一个夹具台直接固定于底板1上，为固定光纤夹具台2，另一个夹具 台安置于导轨11上，导轨11固定于底板1上，该夹具台为可移动光纤夹具台3。所述的两个夹具台上分别安装有一组可拆卸的光纤夹具，夹持光纤的抛磨段 并将其拉平直；当夹具为精密旋转光纤夹具4时，由旋转步进电机13驱动，可 完成保偏光纤的定轴及侧边抛磨；当夹具为平板光纤夹具19时，可完成普通光 纤的侧边抛磨；夹具台上的精密旋转光纤夹具4及旋转步进电机13可与平板光 纤夹具19互换，以适应保偏光纤或普通光纤侧边抛磨的不同要求，如图6与图 7所示。这使本装置既保证了对保偏光纤定轴的精度，也方便了对普通光纤的侧 边抛磨。所述的可移动光纤夹具台3中安置有张力控制系统5，该系统实时测试光纤 12上所施加的轴向张力的大小，并控制和驱动此夹具台沿导轨11水平移动，对 在两光纤夹具间的光纤12进行拉伸，给光纤12上加上预定的轴向张力。对于可移动光纤夹具台3的移动结构， 一种较佳的设计是：所述的可移动光 纤夹具台3中安置有由步进电机驱动的行走齿轮（在图中未画出），所述的导轨11侧边有齿条，该齿条与可移动光纤夹具台3中的行走齿轮啮合，使可移动光 纤夹具台3沿水平方向移动。以往的装置中的导轨是平滑导轨，悬挂重垂物使夹 具台移动在。不能实现自动控制。应用齿轮导轨11，可将夹具台移动控制和张 力控制一并进行。对于张力控制系统5， 一种较佳的设计是：所述的张力控制系统5是由光纤 张力传感器和行走齿轮控制部分组成，张力传感器接触到施加有张力的光纤，将 光纤上所受张力感应出来，传给行走齿轮控制部分，以驱动行走齿轮在导轨11 上水平移动，最终控制光纤上所施加的张力。所述的磨轮台支架18固定于底板1上，磨轮台16安置于磨轮台支架18上， 支撑磨轮7及转动步进电机8;升降电机17固定在底板1上，利用传动螺杆20

使磨轮台16沿磨轮台支架18上下移动。所述的磨轮7同轴地固定的转动步进电机8的转动轴上，可折卸并更换不 同规格、不同材料的磨轮7;磨轮7上固定有研磨纸或抛光纸。磨轮7及转动步 进电机8的组合可前后移动，或者随磨轮台16 —起沿磨轮台支架18上下移动， 如图5所示。转动步进电机8固定在磨轮台16上，用以驱动磨轮7转动，进行光纤12 的侧边抛磨。此转动步进电机8的转速被事先设计好，可控制其进行不同的抛磨 过程。在磨轮7下方的一段待抛磨的光纤12被剥去了保护层。所述的CCD摄像机6安置于待抛磨的光纤段的上方；CCD探测器9安置 于底板1上面，光源10安置于底板1底面，二者都可沿水平方向左右移动，以 适应光纤平直时的定轴（如图4所示）或抛磨时的定轴（如图6所示）。当磨轮7垂直于磨轮台支架18向后移动时，在CCD摄像机6中能观察到 光纤待抛磨段在光源照明下的轴向透射图像，如图2所示PANDA保偏光纤的轴 向透射图像。将此轴向图像与数据库中的标准图像进行对比，可确定此段保偏光 纤中应力轴的方位及角度；将此方位及角度信息提供给旋转步进电机13的控制 系统，就可以光纤轴为轴旋转光纤，最终将此保偏光纤段的应力轴置于预先指定 的方位。所述的CCD探测器9中间有一孔，使光源10的光线能不受阻挡地照射光 纤段，在光纤侧边抛磨前或抛磨过程中，接收保偏光纤抛磨段在光源10照射下 的背向散射图像，如图4和图6中两个环中的图示；在光纤侧边抛磨前，CCD 探测器9与CCD摄像机6 —起提供此段保偏光纤中应力轴的方位与角度信息， 以控制旋转步进电机13，如图4所示；在光纤侧边抛磨过程中，CCD探测器9 单独提供应力轴的方位与角度信息，控制旋转步进电机13，以纠正抛磨过程中 对光纤的扭转应力轴的影响，如图6所示。所述的光源10用于提供CCD摄像机6成像保偏光纤段的透射图像的照明 光源，也提供照射保偏光纤段，产生背向散射光的光源。以前的此类装置中没有 这类定轴光源。该光源10优选为可见光激光光源。所述的CCD探测器9优选为线阵CCD探测器9。所述的抛磨监控光源14的输出端与光纤的一端相连接，将输出的红外光注 入光纤中，用以在抛磨过程中与光功率计15—起监控抛磨的深度。所述的光功率计15的输入端与光纤的另一端相连接，接收从抛磨监控光源 14发出的经光纤及其抛磨段的光。由于光纤侧边抛磨的越深，对传输光的衰减 较大，因此光功率计15测出传输光经光纤抛磨段的光功率的变化，就可得到抛磨深度的信息。本发明所述的保偏光纤侧边抛磨工艺方法，如图4、图6所示，包括以下步骤：A、 将两个精密旋转光纤夹具4和旋转步进电机13 —起分别安置于固定光 纤夹具台2和可移动光纤夹具台3上；B、 将光纤12中部一段的保护层剥去，并将其拉平直后，再将两端分别夹 持固定在由旋转步进电机13驱动的两个精密旋转光纤夹具4上；C、 对保偏光纤要进行侧边抛磨前的定轴工序，当保偏光纤的应力轴确定好 后，将磨轮7及转动步进电机8在磨轮台16上垂直于磨轮台支架18向前移动， 使得磨轮7上有研磨纸的部分位于已剥去保护层，并已定好轴的保偏光纤段的上 方；将CCD探测器9和光源10平移至磨轮7下方，以便进行实时定轴，如图 6所示。此时由于磨轮的遮挡，CCD摄像机6上已看不到待抛磨的光纤段；D、 利用可编程的张力控制系统5，测试在光纤12上施加的轴向张力的大 小，并控制可移动光纤夹具台3在导轨11上水平移动，给光纤12上加上预定 的轴向张力；E、 在升降电机17的驱动下，使磨轮台16沿磨轮台支架18向下移动，致 使磨轮7上的研磨纸接触待侧边抛磨的光纤段，此时张力控制系统5仍控制着 可移动光纤夹具台3在导轨11上平移，以保证在光纤12上施加预定的张力；F、 根据预先设定的转动步进电机8的转速控制程序，对加有研磨液的光纤 进行侧边抛磨；例如：图3是速度为V=80转/分钟，加速时间为20秒，定时时间 T二30秒的V—T曲线图，给出了转动步进电机转速控制的实例。侧边抛磨时， 可利用背向散射光的方法来实时定轴；侧边抛磨时，光纤的一端接在抛磨监控光 源14上，另一端接在光功率计15上；当由于光纤的侧边抛磨使得光功率计15 上检测到的光能量的损耗达到事先设计的预定值时，停止研磨，磨轮台16上移，

磨轮7离开光纤段；此时的侧边抛磨光纤的研磨区的深度就达到了设计的要求。 完成所述的步骤F后，可在磨轮7上换用精密抛光纸，控制转动步进电机8， 对已研磨到设计深度的光纤抛磨区进行抛光工序。所述的步骤C中，侧边抛磨前的定轴工序，如图4所示，主要为侧视定轴，包括以下步骤-A、 将磨轮7及转动步进电机8在磨轮台16上垂直于磨轮台支架18向后移 动，将CCD摄像机6置于待抛磨的光纤段上方，将CCD探测器9和光源10 平移至待抛磨的光纤段下方，使照明光源发出的光线不受阻碍地从下方照明剥去 了保护层的一段光纤，然后成像在CCD摄像机6上；由于光纤的透明特性，保 偏光纤的轴向分布的图像就将成像在CCD摄像机6上；利用图像处理技术，可 清晰地看到光纤的纤芯和应力区部分，如图2中PANDA光纤的两个猫眼区的轴 向图像；B、 保偏光纤的应力轴在不同的方位时，此侧视观察到的轴向图像上的光纤 纤芯和应力区部分的位置与亮度是不一样的，利用两个精密旋转光纤夹具4，以 光纤的轴向为中心轴，用旋转步进电机13精确控制逐渐旋转光纤，从而根据所 成的光纤侧视图像，最终将此保偏光纤段的应力轴置于预先指定的方位；侧视定轴进行的同时，可进行背向散射光方法定轴，这两种方法互为补充地 进行定轴；所述的背向散射光方法定轴，如图4所示，包括以下步骤：将光源10发出的一束强激光从侧边照射到光纤上时，从光纤的侧边产生背向散射光，如图8所示；从保偏光纤侧边背向射出的散射光的分布图样的对称性(如图8所示）与保偏光纤纤芯及包层的几何对称结构有关，从而也就是与保偏光纤的应力轴在空间的方位有关；根据此背向散射光的分布图样与保偏光纤应力轴的对应关系，可以从背向散射光的分布图样的对称性的变化，判断出保偏光纤的应力轴方位；测试CCD探测器9上图样，确定其对称性的变化；控制精密旋转光纤夹具4的旋转步进电机13，以光纤轴为轴旋转保偏光纤，找到保偏光纤 的应力轴的方位。如图8所示。在侧边抛磨过程的步骤F中，采用测量保偏光纤侧边背向散射光的方法来

进行实时定轴，如图6所示，包括以下步骤：当磨轮7下压住待抛磨光纤段时， 激光照明光在光纤上产生的背向散射光将在下方的CCD探测器9上产生与保偏光纤横截面结构有关的背向散射光的图样，如图8所示；实时测试CCD探测器9上图样，确定其对称性变化与否；如有变化，就是应力轴的变化所致，于是，控制精密旋转光纤夹具4的旋转步进电机13，以光纤轴为轴旋转保偏光纤，以纠正在侧边抛磨过程中保偏光纤的扭转产生的应力轴方位的改变。本发明所述的普通光纤侧边抛磨工艺方法，如图7所示，包括以下步骤：A、 将两个可张合的平板光纤夹具19分别安置于固定光纤夹具台2和可移动光纤夹具台3上；B、 将光纤12中部一段的保护层剥去，并将其拉平直后，再将两端分别夹 持固定在两个平板光纤夹具19上；C、 将磨轮7及转动步进电机8在磨轮台16上垂直于磨轮台支架18向前移 动，使得磨轮7上有研磨纸的部分位于已剥去保护层的光纤段的上方；D、 利用可编程的张力控制系统5，测试在光纤上施加的轴向张力的大小， 并控制可移动光纤夹具台3在导轨11上水平移动，给光纤12上加上预定的轴 向张力；E、 在升降电机17的驱动下，使磨轮台16沿磨轮台支架18向下移动，致 使磨轮7上的研磨纸接触待侧边抛磨的光纤段，此时张力控制系统5仍控制着 可移动光纤夹具台3在导轨11上平移，以保证在光纤上施加预定的张力，如图 6所示；F、 根据预先设定的转动步进电机8的转速控制程序，对加有研磨液的光纤 进行侧边抛磨；侧边抛磨时，光纤的一端接在抛磨监控光源14上，另一端接在 光功率计15上；当由于光纤的侧边抛磨使得光功率计上检测到的光能量的损耗 达到事先设计的预定值时，停止研磨，磨轮台16上移，磨轮7离开光纤段；此 时的侧边抛磨光纤的研磨区的深度就达到了设计的要求。完成所述的步骤F后，可在磨轮7上换用精密抛光纸，控制转动步进电机8， 对已研磨到设计深度的光纤抛磨区进行抛光工序。 选用PANDA保偏光纤，其横截面形状似熊猫面部，如图9中A图所示。先将两个精密旋转光纤夹具4和步进电机13 —起分别安置于固定光纤夹具 台2和可移动光纤夹具台3上。再将PANDA光纤12中部一段的保护层剥去， 将其拉平直后，再将两端分别夹持固定在两个精密旋转光纤夹具4上，如图4 中所示。将磨轮7及转动步进电机8在磨轮台16上垂直于磨轮台支架18向后 移动，将CCD摄像机6置于待抛磨的PANDA光纤段上方，将探测器9和光源 10平移至剥去了保护层的一段PANDA光纤下方，使照明激光光源10发出的光 线不受阻碍地从下方照明剥去了保护层的一段PANDA光纤，然后成像在CCD 摄像机6上。由于光纤的透明特性，PANDA保偏光纤的轴向分布的图像就将成 像在CCD摄像机6上。利用图像处理技术，可清晰地看到光纤的纤芯和应力区 部分如PANDA光纤的两个猫眼区的轴向图像，如图2所示。保偏光纤的双折射 轴在不同的方位时，此侧视观察到的轴向图像上的光纤纤芯和应力区部分的位置 与亮度是不一样的，因此利用两个精密旋转光纤夹具4，以光纤的轴向为中心轴， 用旋转步进电机13精确控制逐渐旋转光纤12，从而根据所成的光纤侧视图像找 到保偏光纤的应力轴。在侧视定轴进行的同时，也进行背向散射光定轴。将光源10发出的一束强 激光从侧边照射到PANDA光纤时，从光纤的侧边产生背向反射光；从保偏光纤 侧边背向射出的散射光的分布图样的对称性与保偏光纤纤芯及包层的几何对称 结构有关，从而也就是与保偏光纤的应力轴在空间的方位有关。根据此背向散射 光的分布图样与保偏光纤应力轴的对应关系，可以从背向散射光的分布图样的对 称性的变化，判断出保偏光纤的应力轴方位。测试探测器9上图样，确定其对称 性的变化。控制精密旋转光纤夹具4的旋转驱动步进电机13，以PANDA光纤 轴为轴旋转保偏光纤，找到PANDA保偏光纤的应力轴的方位。当PANDA保偏光纤12的应力轴确定好后，将磨轮7及转动步进电机8在 磨轮台16上垂直于磨轮台支架18向前移动，使得磨轮7上有研磨纸的部分位 于已剥去保护层，并已定好轴的PANDA光纤段的上方。将探测器9和光源10 平移至磨轮7下方。此时由于磨轮7的遮挡，CCD摄像机6上己看不到待抛磨 的光纤段。利用可编程的张力控制系统5，测试在光纤上施加的轴向张力的大小，并控 制可移动的光纤夹具台3在齿轮导轨11上水平移动，给光纤12上加上预定的 轴向张力。升降电机17的驱动下，使磨轮台16沿磨轮台支架18向下移动，致 使磨轮7上的研磨纸接触待侧边抛磨的PANDA光纤段，此时张力控制系统仍控 制着光纤夹具台3在齿轮导轨11上平移，以保证在PANDA光纤上施加适当的 张力。如图6所示。根据预先设定的转动步进电机的转速控制程序，对加有研磨 液的PANDA光纤进行侧边抛磨。在进行侧边抛磨的过程中，为了实时地监控保偏光纤应力轴的方位，采用测 量PANDA保偏光纤侧边背向散射光来进行定轴。此时，激光照明光在光纤上产生的背向散射光将在下方的探测器9上产生与 保偏光纤横截面结构有关的背向散射光的图样，如图8所示。实时测试探测器9 上图样，确定其对称性变化与否。如有变化，就是应力轴的变化所致，于是，控 制精密旋转光纤夹具4的旋转驱动步进电机13，以光纤轴为轴旋转保偏光纤， 以纠正在侧边抛磨过程中保偏光纤的扭转产生的应力轴方位的改变。侧边抛磨时，PANDA光纤的一端接在红外光源14上，另一端接在光功率 计15上。当由于PANDA光纤的侧边抛磨使得光功率计上检测到的光能量的损 耗达到事先设计的预定值时，停止研磨，磨轮台16上移，磨轮7离开光纤段。 此时的侧边抛磨光纤的研磨区的深度就达到了设计的要求。在磨轮7上换上精密 抛光纸，再使磨轮台16下移压住光纤段上已研磨过的区域，控制转动步进电机 8，对已研磨到设计深度的光纤抛磨区进行抛光工序。抛光完毕，磨轮台16上 移，磨轮7离开光纤段。整个PANDA保偏光纤侧边抛磨过程结束。PANDA保 偏光纤侧边抛磨的样品如图9中B， C 二图所示。B图是侧边抛磨完成后的 PANDA保偏光纤横截面的照片，C图是侧边抛磨PANDA保偏光纤的纵向截面 照片。