CN102092937B - 迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法。该方法在光子晶体光纤拉制过程中包括以下步骤：截断拉成且未涂覆的裸光纤，采集拉制得到的裸光纤的横截面图像；对裸光纤横截面图像进行边缘检测，并重构裸光纤横截面几何结构；根据所述重构的裸光纤横截面几何结构，对裸光纤横截面内区域进行网格划分；使用数值模拟方法分析裸光纤的光子晶体光纤特性；将裸光纤的分析特性与光子晶体光纤的设计特性进行比较，得到比较结果；根据比较结果，调整光子晶体光纤拉制工艺参数；重复上述步骤直至所拉制裸光纤的分析特性与其设计特性的差异可忽略不计，得到一组拉制该光子晶体光纤的优化工艺参数。

Description

迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法和系统

技术领域

本发明涉及光纤制作方法和系统，特别是优化光子晶体光纤拉制工艺方法和系统。

背景技术

光子晶体光纤，自1996年被报道研制成功以来，因其灵活的结构设计和新颖的特性备受关注。通过设计不同的空气孔结构，光子晶体光纤可以获得无尽单模、高双折射、高非线性、超大模场面积、超平坦色散等许多普通单模光纤无法比拟的特性，使其在光纤通信、光纤陀螺、光纤传感、光纤激光器等领域具有很大的应用潜力。

光子晶体光纤灵活多样的复杂结构带来各种新颖特性的同时也增加了拉制过程的难度。在拉制过程中需要通过控制包括诸如送料速度、牵引速度、毛细管内充气压力、毛细管缝隙间抽气压力、加热温度等拉制工艺参数来控制所拉制光子晶体光纤的特定结构。光子晶体光纤的拉制过程远比传统光纤拉制过程复杂得多，对拉制工艺参数的优化也费时得多。不同结构的光子晶体光纤，拉制工艺参数也不相同。每制作一种新型光子晶体光纤，都需要对工艺参数进行优化。目前对光子晶体光纤拉制工艺参数优化的研究尚处于理论分析阶段。Tieying Guo的题为“Control of the fabrication parameters during the fabrication of Photonic Crystal Fibers”, Chin. Phys. Soc, 58(9), 412-419 (2009)的文章中，公开了一种通过借助N-S方程建立温度场与流体力学的混合物理场模型，分析送料速度、牵引速度、毛细管内压力、毛细管缝隙间压力、加热温度等拉制工艺参数对光纤结构的影响的方法。由于物理场模型难以完全模拟实际光纤拉制环境，并且在对模型的分析过程中为求解复杂的N-S方程而对该方程进行了很多简化，所以这种分析方法仅是一种理论方法，不足以分析光子晶体光纤在复杂的拉制环境中经常出现的轻微变形。这种理论分析方法尚不能指导实际拉制工艺参数的优化。

因此，在光子晶体光纤制作领域中需要提供一种通过在光纤拉制过程中检测所得到的光纤的结构来即时优化拉制工艺参数，快速得到满足设计性能的光子晶体光纤的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述光子晶体光纤拉制工艺优化过程中存在的问题。本发明提出一种基于数字图像处理技术和数值模拟技术，对光子晶体光纤拉制工艺快速优化的方法。根据本发明的方法，对光子晶体光纤横截面图像进行图像处理提取光纤几何结构，通过数值模拟方法分析光纤性能，根据该分析得到的性能与设计性能之间的不同调整拉制光子晶体光纤的工艺参数，并最终获得经优化的工艺参数，确定光子晶体光纤的拉制工艺。

本发明提供一种迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，在光子晶体光纤拉制过程中进一步包括以下步骤：

截断拉成且未涂覆的裸光纤，采集拉制得到的裸光纤的横截面图像；

对裸光纤横截面图像进行边缘检测，并重构裸光纤横截面几何结构；

根据所述重构的裸光纤横截面几何结构，对裸光纤横截面内区域进行网格划分；

使用数值模拟方法分析裸光纤的光子晶体光纤特性；

将裸光纤的分析特性与光子晶体光纤的设计特性进行比较，得到比较结果；

根据比较结果，调整光子晶体光纤拉制工艺参数；

重复上述步骤，直至所拉制裸光纤的分析特性与其设计特性的差异可忽略不计，得到一组拉制该光子晶体光纤的优化工艺参数。

优选地，本发明的光子晶体光纤拉制工艺方法是一种管束法拉制工艺方法。

本发明进一步提供一种光子晶体光纤拉制系统，包括：

光纤拉制装置，包括送料装置、牵引装置、加热装置和压力调节装置，用于拉制光子晶体光纤；

图像采集装置，用于采集所拉制的光子光纤晶体的横截面图像；

图像边缘检测装置，用于对图像采集装置所采集的图像进行边缘检测以获得重构的光纤横截面几何结构；

光纤特性模拟装置，包括对重构的光纤横截面几何结构进行网格划分的网格划分装置和使用数值模拟方法分析该拉制的光子晶体光纤特性的特性模拟装置；

光纤特性比较装置，用于将裸光纤的分析特性与光子晶体光纤的设计特性进行比较，并输出比较结果；

工艺参数控制反馈装置，根据光纤特性比较装置的比较结果对光纤拉制装置的工艺参数进行调节。

本发明的技术方案，在于它在光子晶体光纤拉制过程中采取以下步骤：

步骤一：截断拉成的且未涂覆的裸光纤，进行光纤横截面图像采集。所述图像采集是例如使用胶片照相机或数字照相机或数字显微镜对未涂覆的裸光子晶体光纤横截面进行图像采集。胶片照相机所采集的图像可例如经扫描仪转换为每个像素诸如以8位存储的256色或以更高位存储的更高色的RGB模式数字图像进行存储，数字照相机或数字显微镜采集的图像存储为以8位存储的256色或以更高位存储的更高色的RGB模式彩色图像。

步骤二：对裸光纤横截面图像进行边缘检测，识别光子晶体光纤中空气和背景材料间的边界，并重构裸光纤横截面几何结构。所述边缘检测例如是采用诸如Sobel算法、Roberts算法、Laplacian算法、或Canny算法的常规算法获取边缘信息，或先将彩色横截面图像根据灰度阈值转换为1位存储的二值图像再采用二值数学形态学方法获取边缘信息，或采用灰度数学形态学方法获取边缘信息。彩色图像转换为二值图像所需的灰度阈值可根据横截面图像灰度直方图人工选择手动赋值，或根据裸光纤横截面图像灰度使用迭代算法计算获得。在王耀明的题为“图象阈值分割的统计迭代算法”的文章中公开了迭代算法的计算过程是首先统计以n位存储的裸光纤横截面图像中每个灰度值i的像素点数h _i ，其中i=0，1，2，…，2 ⁿ -1。根据前次迭代计算获取的临时灰度阈值T _k-1 计算[0, T _k-1 ]和[T _k-1 , 2 ⁿ -1]两个灰度区间的加权平均灰度值，两灰度区间的加权平均灰度值的平均值即为下次迭代的临时灰度阈值T _k ，其核心表达式为：

 …公式1

迭代计算直至T _k 不再变化，所得T _k 即为彩色图像转换为二值图像的最佳阈值。其中迭代的初始阈值T ₀ 可以是2 ⁿ /2，或彩色图像的加权平均灰度值。公式1中n为图像的存储位数，例如采用8位、16位、24位、32位、64位或更高位数存储图像，这取决于图像采集卡的输出位数，k为迭代次数，其大小取决于计算过程，当T _k =T _k-1 时即可终止计算。

步骤三：根据空气和背景材料之间的边界形状，对裸光纤横截面内区域进行网格划分。所述网格划分，是进行三角单元或矩形单元网格划分，三角单元或矩形单元网格的大小与取向由所处区域空气孔、背景材料的边缘形状决定。

步骤四：使用数值模拟方法分析裸光纤所具有的光子晶体光纤特性。所述数值模拟方法，例如是有限元算法，或棱边元法，或有限差分法等可以用于求解光纤特征方程、计算光纤的光学特性的数值方法。

步骤五：将分析得到的裸光纤的光子晶体光纤特性与其设计特性进行比较，根据二者之间的差异调整光子晶体光纤拉制工艺参数。该拉制工艺参数，是预制棒送料速度、光纤牵引速度、加热炉温度、预制棒毛细管内压力、预制棒棒管间缝隙内压力中的一个或多个参数。

重复上述步骤一至五，直至所拉制裸光纤的光子晶体光纤特性与其设计特性的差异达到可忽略不计，即得到一组拉制该种光子晶体光纤的优选的拉制工艺参数。

根据本发明的方法，通过将数字图像处理技术和数值模拟技术应用于所拉制的光子晶体光纤能够快速、精确地分析所拉制的光子晶体光纤的特性，并以此为依据调整光子晶体光纤的拉制参数，优化光子晶体光纤的拉制工艺。本发明的方法的有益效果是：

（1）本发明的方法采用数字图像处理技术和数值模拟技术对拉制得到的光子晶体光纤进行分析，利用计算机处理过程中具有精度高、速度快等优点，可以在不间断光子晶体光纤拉制的情况下及时调整拉制工艺参数；

（2）本发明的方法仅需采集一小截光子晶体光纤，就可以采集裸光纤的横截面图像并利用该图像分析该裸光纤的特性，无需传统光纤测量所需的复杂的设备、昂贵的费用以及对所测量的光纤尺寸的要求，节约了研发成本缩短了研发时间；

（3）本发明的方法通过参考基于实际光纤横截面图像得到的分析特性和设计特征之间的差别来调整拉制工艺参数，即时判断拉制的光子晶体光纤是否符合预期要求，逐步优化拉制工艺参数，可大大缩短新型光子晶体光纤的研制周期；

（4）本发明的方法在光子晶体光纤的实际拉制过程中利用实际获得的光子晶体光纤的横截面图像来调整控制参数，优化光子晶体光纤拉制工艺。本发明的方法避免了单纯理论分析与实际拉制过程脱节，具有更强的实用性；

（5）根据本发明的光子晶体光纤拉制系统，利用现有的光子晶体光纤拉制装置，仅添加图像采集装置和数据处理装置，就可以分析获得已拉制光子晶体光纤的特性并用于指导对拉制工艺参数的调整，以较低的成本实现对现有设备的改进。

附图说明

图1示出根据本发明的拉制光子光纤晶体的方法的流程图；

图2示出根据本发明的拉制光子光纤晶体的系统的框图；

图3示出根据本发明实施例1的光子晶体光纤的设计结构横截面示意图；

图4示出根据本发明实施例1的初始裸光纤横截面的CCD显微图像；

图5示出二值数学形态学边缘检测流程图；

图6示出将图4所示图像转化为灰度图像后的灰度直方图；

图7示出对图4所示图像使用二值数学形态学边缘检测算子得到的光纤结构边界；

图8示出对图4所示的光子晶体光纤边界重构后的结构图；

图9示出将图8所示的重构结构图划分为三角形单元网格的光子晶体光纤横截面结构；

图10示出初始裸光纤在1550nm波长限制损耗较小时的二阶模的功率谱等高线图；

图11示出优化工艺参数后获得的实施例1的裸光纤限制损耗达到21dB/m时的二阶模的功率谱等高线图；

图12示出根据本发明实施例2的光子晶体光纤的设计结构横截面示意图；

图13示出根据本发明实施例2的初始裸光纤横截面的数码相机拍摄的显微图像；

图14示出根据本发明实施例2的利用灰度数学形态学算法重构的光子晶体光纤横截面图；

图15示出根据本发明实施例2的利用棱边元方法计算分析得到的色散特性曲线；

图16示出优化工艺参数后获得的实施例2的光子晶体光纤的色散特性曲线；

图17示出根据本发明实施例2的使用数码相机拍摄的利用优化后控制参数拉制的负色散光子晶体光纤的横截面图像。

具体实施方式

下面将参照附图结合实施例对本发明做进一步详细的描述。应当理解，本发明的实施例是说明性的而非限定性的。本发明的保护范围不限于下述的实施例。

图1示出根据本发明的拉制光子光纤晶体的方法的流程图，图2示出根据本发明的光子晶体光纤的拉制系统的框图。光子晶体光纤的拉制系统1000包括光子晶体光纤拉制装置1001，图像采集装置1002，图像边缘检测装置1003，光纤特性模拟装置1004，光纤特性比较装置1005和工艺参数控制反馈装置1006。该光子晶体光纤拉制装置1001进一步包括送料装置、牵引装置、加热装置和压力调节装置。图像采集装置1002用于采集所拉制的光子光纤晶体的横截面图像。图像边缘检测装置1003用于对图像采集装置所采集的图像进行边缘检测以获得重构的光纤横截面几何结构。光纤特性模拟装置1004包括根据重构的光纤横截面几何结构的边缘形状对该几何结构进行网格划分的网格划分装置以及使用数值模拟方法分析该拉制的光子晶体光纤特性的特性模拟装置。光纤特性比较装置1005用于将分析得到的光纤特性与设计的光纤特性进行比较。工艺参数控制反馈装置1006根据光纤特性比较装置的比较结果对光纤拉制装置的各工艺参数进行反馈调节。当分析得到的光纤特性满足设计特性时，得到一组优化的光纤拉制工艺参数。

本发明将借助实施例1和实施例2对根据本发明的拉制光子光纤晶体的方法和系统进行具体描述。

实施例1

图3示出了根据本发明实施例1的光子晶体光纤的设计结构横截面示意图。实施例1的光子晶体光纤是背景材料例如为纯石英的直径为125mm的五圈空气孔光纤，其设计特性为在传输中有且仅有基模能有效传输。

采用例如管棒堆积法制作光子晶体光纤的预制棒，预制棒直径为18 mm。预制棒一端固定在光纤拉制装置1001的送料装置上，预制棒另一端在加热装置中被加热。在加热装置内预制棒的熔融部分被牵引装置牵引形成裸光纤。首先，根据经验选取工艺参数，例如：加热炉温度1950℃，送料速度0.3mm/min，牵引速度5.2m/min，细管细棒间缝隙抽气压力为负压约0.03巴。此时拉出的即为未涂覆的初始裸光子晶体光纤。在初始裸光纤中可能存在空气孔膨胀、塌陷、错位等缺陷和光纤特性不符合设计要求的问题。需要对拉制工艺参数进行优化以获得符合设计要求的光子晶体光纤。

根据本发明的拉制光子晶体光纤的方法进一步包括以下步骤。

步骤101：截取长度例如约5cm的刚刚从牵引装置输出的裸光纤。测量其直径为136 mm将该段光纤放置在显微镜下，使其轴向与显微镜物镜中心轴在一条直线上。使用与计算机相连的CCD成像系统采集该光纤横截面的CCD显微图像，如图4所示。将横截面图像例如以8位256色的RGB模式保存在计算机中。

步骤102：使用例如以Matlab 7.0编写的二值数学形态学算法对光纤横截面图像进行边缘检测，识别光子晶体光纤中空气和背景材料之间的边界，并重构裸光纤横截面几何结构。

图5示出了重构裸光纤横截面几何结构的方法，包括以下步骤：

步骤501：加载在步骤102中采集到的光纤横截面图像；

步骤502：并将以8位256色RGB模式存储的彩色图像转换为以灰度值Gray表示的灰度图像，转换公式为：

Gray=0.3R+0.59G+0.11B……公式2

灰度值Gray的范围是0至255，在计算机中计算时离散化表示为i，i=0, 1, 2, … , 255；

步骤503：统计灰度图像，将灰度值为i的所有像素点的个数记录为h _i 。以灰度值i为横坐标，统计得到的每个灰度值对应的像素点个数h _i 为纵坐标作图得到图6所示的灰度直方图；

步骤504：用迭代法计算图4所示图像的灰度值阈值。初始阈值T₀选择为max(i)/2，利用公式1示出的公式迭代计算获得灰度阈值T=172.2；

步骤505：根据灰度阈值将256色的灰度图像转换为二值图像，灰度值大于等于灰度阈值的像素点的灰度值转换为1，小于灰度阈值的灰度值转换为0；

步骤506：利用二值数学形态学边缘检测算子检测边缘信息；

在李刚的题为“基于数学形态学的二值图像的边缘检测”，可靠性与环境适应性理论研究, 6, 35-37 (2004)的文章中，公开了一种通过数学形态学基本运算变换得到边缘检测算子，对该二值图像进行边缘检测的方法。例如以A表示二值图像，B表示结构元素。当B包括坐标原点时，有A⊕B≧A≧AΘB和A·B≧A≧A○B成立。由此构造的边缘算子为：A⊕B-A、A-AΘB、A·B-A、A-A○B。在本实施例中应用边缘检测算子A-AΘB检测二值图像中空气和石英之间的边界，结果如图7所示；

步骤507：根据边缘检测得到的边缘位置信息，使用最小二乘法重新构造空气和背景材料之间的边界，并根据图7中光纤的直径与初始裸光纤的直径之间的比例将重构的图像缩小至与初始裸光纤相同的尺寸，并将重构的光纤横截面结构中心平移至坐标系的原点，结果如图8所示。

回到图1，步骤103：使用matlab 7.0的网格生成器对图8所示的光子晶体光纤的横截面结构划分网格，结果如图9所示，光子晶体光纤的横截面被划分为三角形单元网格，中心区域和边界位置网格密度大，以增加计算精度。

步骤104：在本实施例中使用例如全矢量有限元算法的数值模拟方法分析光子晶体光纤特性。根据步骤103中得到的网格信息，在本步骤中用全矢量有限元方法配合完美匹配边界条件计算光子晶体光纤的在光通信波长1550nm时的所有有效模式的有效折射率、限制损耗等模式特性。图10示出了图4所示的初始裸光纤在1550nm波长的二阶模的功率分布图。该光纤二阶模的有效折射率为1.4343-i8.6368×10^-13，限制损耗为0.00003dB/m。

步骤105：将在步骤104获得的光纤特性与设计特性相比较。由比较结果可以知道，图4所示光纤的二阶模的限制损耗较小，二阶模能量可以在光纤很长长度上有效传输。这不满足单模光纤的设计要求。

步骤106：根据步骤105的比较结果调整光子晶体光纤拉制工艺参数。为使二阶模在1550nm波长截止，可以通过调整拉制工艺参数，例如减小送料速度，增大牵引速度，降低加热装置的温度，减小光纤直径和空气孔的直径，来改善拉制光纤的性能。

优选地，在判断获得的光纤特性是否符合设计要求后，进一步判断光纤特性，例如强度，外观等特性，是否稳定。如果不稳定，同样需要通过调整拉制工艺参数来获得性能稳定的光纤。

每次调整工艺参数后，重复上述步骤101至步骤106。分析结果可知通过如上所述调整工艺参数，得到光子晶体光纤在光通信波长1550nm处的二阶模限制损耗将增大。当光纤直径降低为125mm时停止调整送料速度和牵引速度。图11示出加热炉加热温度为1850℃，获得的直径为125mm的光子晶体光纤的二阶模在1550nm处的功率谱分布图，其有效折射率为1.4381-i6.2440×10^-7，限制损耗为21.99dB/m，损耗非常大，二阶模在光纤中难以有效传输。此时的光子晶体光纤的光学特性已经基本满足需求，停止参数调整，并由此得到本发明实施例1的光子晶体光纤的一组优化的拉制工艺参数，送料速度0.28mm/min，牵引速度6m/min，加热炉温度1850℃，抽气压力负压约0.03巴。

对光纤进行涂覆即可获得成品光子晶体光纤。

实施例2

图12示出了根据本发明实施例2的负色散中心波长为1550nm的色散补偿光子晶体光纤的设计结构横截面示意图，该光纤设计要求为在1550nm附近具有较大的负色散性能。光子晶体光纤的背景材料采用例如纯石英，中心区域采用例如掺锗的石英作为高折射率芯子。用管棒堆积法制作预制棒，预置棒的直径为18mm，在拉制过程中对细管细棒间缝隙抽气，同时向细管内充气。预制棒一端固定在光纤拉丝设备的送料装置上，另一端进入加热装置加热，预制棒的熔融部分被牵引装置牵引形成裸光纤。首先，根据经验选取控制参数，例如：加热炉温度1930℃，送料速度0.3mm/min，牵引速度3m/min，细管细棒间缝隙抽气压力为负压约0.03巴，细管内充气压力为约0.03巴。此时拉出的即为未涂覆的初始裸光子晶体光纤。该初始裸光纤存在例如空气孔膨胀、塌陷、错位等缺陷和光纤特性不符合设计要求的问题，需要对该光子晶体光纤的拉制工艺参数进行优化以获得符合设计要求的光子晶体光纤。

根据本发明的拉制光子晶体光纤的方法进一步包括以下步骤。

步骤101：截取长度例如约5cm的刚刚从牵引装置输出的裸光纤，测量其直径为172 mm。将该段光纤放置在显微镜下，使其轴向与显微镜物镜中心轴在一条直线上并调整至合适焦距，使用数码相机通过显微镜的目镜拍摄其横截面图像，如图13示，并将数码相机生成的8位256色RGB模式的JPG格式的横截面图像输入到计算机中。

步骤102：使用在付永庆的题为“一种基于数学形态学的灰度图象边缘检测方法”, 西南交通大学学报, 31(5), 555-559 (1996)的文章中公开的一种灰度数学形态学边缘检测方法对图13所示光纤横截面图像进行边缘检测，识别光子晶体光纤的空气和背景材料间的边界，并重构裸光纤横截面几何结构。重构的几何结构如图14所示。

步骤103：使用matlab 7.0的网格生成器对重构后的光子晶体光纤的横截面结构划分网格，光子晶体光纤的横截面被划分为三角形单元网格，得到三角单元的节点信息以及棱边信息。

步骤104：在本实施例中使用例如棱边元方法的数值分析方法分析光子晶体光纤的特性。根据步骤103中的网格信息，在波长1000nm-2000nm之间以10nm为步长计算初始裸光纤中基模的有效折射率，并根据有效折射率分析色散特性，其色散曲线如图15所示。

步骤105：将在步骤104获得的光纤特性与设计特性相比较。由比较结果可知，此时负色散的中心波长约在1920nm处，偏向长波长区。同时，光纤直径比普通单模光纤的直径大不便于熔接。

步骤106：根据步骤105的比较结果调整光子晶体光纤拉制工艺参数。可以通过调整拉制工艺参数，例如减小细管内充气压力，减小送料速度，增大牵引速度等方法减小光纤的直径并使负色散中心波长向短波长方向移动，来改善拉制光纤的性能。

重复上述步骤101至106，将裸光纤的直径调节至125mm，停止调节送料速度和牵引速度，继续调整细管内的充气压力直至所获得的光纤的色散特性。如图16所示，此时负色散中心波长在光通信波长1550nm处，符合设计要求。由此得到本发明实施例2的一组优化的拉制工艺参数：送料速度0.25mm/min，牵引速度5m/min，加热炉温度1930℃，细管细棒间缝隙抽气压力为负压约0.03巴，细管内充气压力为约0.01巴。图17所示即为以该组优选的工艺参数控制拉制过程获得的光子晶体光纤横截面图像。

以上结合具体实施例对本发明进行了描述，但应当理解的是，本发明不限于上述具体描述的实施例，相反，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可对本发明进行各种变形、替换、修正，这些变形、替换、修正均属于所附权利要求书所限定的本发明的范围。

Claims (9)

1.一种迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，其特征在于，在光子晶体光纤拉制过程中包括以下步骤：

步骤一：截断拉成且未涂覆的裸光纤，采集拉制得到的裸光纤的横截面图像；

步骤二：对裸光纤横截面图像进行边缘检测，并重构裸光纤横截面几何结构；

步骤三：根据所述重构的裸光纤横截面几何结构，对裸光纤横截面内区域进行网格划分；

步骤四：使用数值模拟方法分析裸光纤的光子晶体光纤特性；

步骤五：将裸光纤的分析特性与光子晶体光纤的设计特性进行比较，得到比较结果；

步骤六：根据比较结果，调整预制棒送料速度、光纤牵引速度、加热温度、预制棒毛细管内压力、预制棒管棒间缝隙内压力中的一个或多个参数；

重复上述步骤一至步骤六，直至所拉制裸光纤的分析特性与其设计特性的差异可忽略不计，得到一组拉制该光子晶体光纤的优化工艺参数。

2.根据权利要求1所述的迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，其中所述图像采集，包括使用胶片照相机或数字照相机或数字显微镜对未涂覆的裸光纤横截面图像进行采集，并存储为以n位存储的RGB模式彩色图像，n=8，16，24，32，64。

3.根据权利要求1所述的迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，其中所述边缘检测，是采用Sobel算法，或Roberts算法，或Laplacian算法，或Canny算法获取边缘信息，或将彩色横截面图像根据灰度阈值转换为二值图像后采用二值数学形态学方法获取边缘信息，或采用灰度数学形态学方法获取边缘信息。

4.根据权利要求1所述的迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，其中所述网格划分，是进行三角单元或矩形单元网格划分，三角单元或矩形单元网格的大小与取向由所处区域空气和背景材料间的边界形状决定。

5.根据权利要求1所述的迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，其中所述数值模拟方法，是有限元算法，或棱边元法，或有限差分法。

6.根据权利要求1的所述的迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法是一种管束法拉制工艺方法。

7.根据权利要求3所述的迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，其中所述灰度阈值根据裸光纤横截面图像灰度使用迭代算法计算获得，或根据横截面图像灰度直方图人工选择手动赋值。

8.根据权利要求7所述的迅速优化光子晶体光纤拉制工艺的方法，其中所述迭代算法，是统计以n位存储的裸光纤横截面图像中每个灰度值i的像素点数h_i，并根据迭代公式1计算灰度阈值T_k，

$T_k=(\underset{i=0}{\overset{T_{k-1}}{\mathrm{\Σ}}}(h_i\×i)/\underset{i=0}{\overset{T_{k-1}}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i+\underset{i=T_{k-1}}{\overset{2^n-1}{\mathrm{\Σ}}}(h_i\×i)/\underset{i=T_{k-1}}{\overset{2^n-1}{\mathrm{\Σ}}}{h}_i)/2$ 公式1

其中迭代的初始阈值T₀是2ⁿ/2，或彩色图像的加权平均灰度值，n=8，16，24，32，64，k为迭代次数，迭代计算直至T_k不再变化，所得T_k为彩色图像转换为二值图像的最佳阈值。

9.一种光子晶体光纤拉制系统，包括：

光纤拉制装置，包括送料装置、牵引装置、加热装置和压力调节装置，用于拉制光子晶体光纤；

图像采集装置，用于采集所拉制的光子光纤晶体的横截面图像；

图像边缘检测装置，用于对图像采集装置所采集的图像进行边缘检测以获得重构的光纤横截面几何结构；

光纤特性模拟装置，包括对重构的光纤横截面几何结构进行网格划分的网格划分装置和使用数值模拟方法分析该拉制的光子晶体光纤特性的特性模拟装置；

光纤特性比较装置，用于将裸光纤的分析特性与光子晶体光纤的设计特性进行比较，并输出比较结果。

工艺参数控制反馈装置，根据光纤特性比较装置的比较结果对光纤拉制装置的工艺参数进行调节。

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