保偏光纤耦合器是应用保偏光纤制作的光纤耦合器,是实现线偏振光耦合、分用以及复用的关键器件,是组成光纤陀螺的重要器件。在保偏光纤器件制造中采用细径光纤不仅可以减小器件体积,增加光纤陀螺的集成化程度,降低生产成本和光纤温度敏感,而且能够提高光纤陀螺的性能。采用细径保偏光纤是光纤器件发展的重要趋势,因而研究细径保偏光纤耦合器的制造具有重要意义。随着光纤直径向几十微米尺寸延伸,不利于光纤对轴和熔融拉锥的很多特性突显,例如光纤易于弯曲扭转、强度降低和几何尺寸减少等,并且熔融拉锥过程对各物理量的控制要求更加精密,因而对保偏光纤对轴和熔融拉锥过程中拉力、温度和速度等各物理量的控制提出了更高的要求。本文对细径保偏光纤耦合器熔融制造中的关键技术进行研究,从细径保偏光纤的高精度对轴、熔融拉锥蠕变建模、拉力控制及加热方式等四个方面进行深入研究,并且最后在此基础上建立细径保偏光纤耦合器制造实验平台。在保偏光纤高精度对轴方面,建立细径保偏光纤的折射率模型,利用有限元软件对细径保偏光纤的侧向成像进行仿真,通过对仿真结果分析选择焦点附近的最大光强变化检测保偏光纤的偏振轴。提出一种光纤与电动平台旋转中心同轴度的调节方法,经图像处理得到光纤图像的轮廓,采用最小二乘法计算出光纤中心的直线方程,得到光纤中心与电动旋转中心的距离。采用基于阈值的图像清晰度函数,确定显微镜检测的位置,然后将采集的数据进行傅里叶滤波和三次样条拟合,得到保偏光纤偏振轴的位置。在光纤熔融拉锥蠕变建模方面,光纤熔融拉锥的过程是光纤蠕变的过程,分析粘弹性材料的玻璃化温度及假定温度、力学性能以及简单热流变特性。通过拉伸实验测得光纤的玻璃化温度,采用广义Maxwell模型描述光纤材料在变温下的应力松弛。测量光纤材料的蠕变恢复曲线,以迟缓矩为约束条件,采用有条件最优化搜索求解光纤材料的迟缓模量系数和迟缓时间,建立迟缓模量与松弛模量的关系,得到松弛模量系数和松弛时间。由松弛模量和蠕变柔量的卷积关系建立光纤的蠕变模型,对两个温度的蠕变模型数值求解,最后建立光纤蠕变和蠕变速率模型。在光纤熔融拉锥拉力控制技术方面,设计保偏光纤熔融拉力控制装置。该控制装置由计算机、拉伸机构、圆光栅和电磁力控制电路等组成,通过检测光纤支架的旋转角度,改变线圈中的电流,实现对拉伸力的实时控制。建立拉伸机构的三维空间模型,计算永磁铁的空间运动轨迹,对永磁铁和线圈之间的电磁力进行三维有限元仿真,从理论仿真验证该控制方法。设计电磁力的控制电路,建立拉力和电磁力的关系,最后通过实验建立线圈中的电流、支架旋转角度和光纤支架拉力的关系,实现熔融拉锥过程的拉力控制。最后,建立细径保偏光纤耦合器制造平台。对细径保偏光纤耦合器的制造工艺进行研究,设计一个采用高压电弧的加热源,采用电压闭环和电流控制,通过电弧控制电压控制电弧放电电流。采用红外热像仪对弧区温度进行测量,建立弧区温度与放电频率、电弧控制电压和加热距离的关系,检测高压电弧的最高温度及其加热稳定性。利用有限元方法对熔融拉锥前进行预热分析。设计了光纤夹持夹具,研究熔融拉锥速度的控制策略和消光比测试光路,最后制造出非匹配型细径保偏光纤耦合器。