保偏光纤耦合器最大的特点在于能稳定地传输两个正交的线偏振光,并能保持各自的偏振态不变,从而成为各种民用或军用干涉型传感器和相干通信的关键器件,是构成高精度高性能光纤陀螺和水听器的基础元件之一。针对目前保偏光纤耦合器制作中存在的速度慢、产量低、成品率低、器件性能的一致性差和产品价格高的特点,对保偏光纤耦合器熔融拉锥制造理论和关键技术进行研究,探索光波传输界面与制造界面的融合机制,获得光纤器件功能——机械精度——制造工艺——制造能量与运动状态的相关规律,提出光纤器件性能升级的典型制造技术与设备的解决方案,主要研究工作包括以下几个部分:1、保偏光纤自动化对轴仿真研究以PANDA光纤为例,基于POL法,利用光束传播法(BP Method)进行了定轴仿真研究,基于数值仿真结果和实验结果,查明POL法成像机理,并对本课题中采用的改进POL法——五点特征值法进行了理论分析,从而为保偏光纤自动化对轴提供理论依据。2、熔锥型保偏耦合器耦合模型的建立与耦合过程理论研究基于热-结构-电磁多物理场耦合理论,借助有限元分析软件,分析了熔融拉锥过程中应力区形状、应力区与包层折射率差、偏振主轴角度差、熔锥的熔融度等参数对PANDA光纤耦合器传输特性的影响规律;基于缓变、非正规光波导理论,建立了熔锥型保偏耦合器耦合模型,并对其耦合过程进行了分析,导出适应于圆芯型、偏振主轴非平行时保偏光纤耦合器的耦合系数计算公式,形式简单、应用方便。3、保偏光纤耦合器制造系统的构建对保偏光纤耦合器制造系统的技术难点进行了分析,据此提出设计要求和原则;以解决高精度、自动化和低成本为目标,构建了保偏光纤耦合器制造系统,并对系统的性能进行了分析。4、保偏耦合器熔融拉锥工艺参数控制研究影响熔锥型保偏耦合器性能的工艺参数有很多,选取对耦合器性能影响明显的四个主要参数——拉锥速度、氢气流量、氧气流量以及火头高度——进行研究,通过大量的工艺试验,应用正交试验方法分析这些参数对耦合器性能参数如分光比、附加损耗以及熔锥长度的影响规律,总结出各工艺参数对各性能指标的影响规律。