随着科学技术的发展,保偏光纤由于其保持线偏振光的能力较强而被广泛的应用于相干光通信、干涉传感和集成化的偏振器件等领域。线偏振光需要沿着保偏光纤应力区偏振主轴方向入射才能保持偏振态,在保偏光纤对接耦合中也需要将偏振轴对准才能减少偏振态损耗,因此检测保偏光纤应力区偏振轴的方位角至关重要。目前为止的检测应力区方位角的方法主要包括基于纵向观测的识别方法、基于横向观测的识别方法以及基于端面图像处理的识别方法。但是,这些技术无法兼顾检测准确性高、效率高和实用性好于一体,亟需一种效率更高、准确性更高、实用性更好的保偏光纤应力区识别方法。针对这个关键问题,本论文独创地提出了一种获取光纤端面图像方法——弯曲打光法,实现保偏光纤纤芯最佳效果图像的采集。利用控制变量法实验研究了不同光纤弯曲半径、不同打光角度、不同灯光功率及不同灯光颜色条件下保偏光纤纤芯图像的效果。实验结果表明当包层直径为125 μm的熊猫型保偏光纤弯曲半径为10 mm,采用1.5 W功率的红色LED灯从打光角度45°左右的位置入射时保偏光纤纤芯图像效果最佳,即保偏光纤纤芯与包层亮度差最大。获取最佳端面图像后,基于应力区中心与包层有较大的亮度差这一特点,利用分割算法提取两个应力区亮度中心位置,其连线即为保偏光纤慢轴并计算方位角。这对于在保偏光纤熔接机中实现高效率耦合和高消光比对接具有极其重要的意义。另一方面,本论文提出了一种新的熊猫型保偏光纤应力区定轴方法——基于三维图像的保偏光纤应力区识别法,实现了对熊猫型保偏光纤应力区的精确识别和判断。通过FPGA驱动CMOS摄像头采集保偏光纤以0.237°的间隔旋转360°的侧视光强图像,从内存中读取侧视光强数据并绘制侧视光强分布曲线。对侧视光强分布曲线采用均值平滑处理降低噪声,减少曲线的失真。结果表明,光强分布曲线一直保持三峰状,并且三个波峰的峰值HL、HC、HR和两侧峰宽DL、DR这五个特征值随偏振轴方位角灵敏变化。记录光纤旋转一周过程中,上方CMOS采集到光强分布曲线的特征值满足HL=HR<HC且DL=DR时对应的偏振轴方位角为90°。以此为基准,计算出光纤每次旋转0.237°时光强分布曲线特征值对应的偏振轴方位角θβ,同时记录下基于端面图像基于应力区中心亮度区域检测的偏振轴方位角θα。对侧方CMOS进行同样的操作,获得一个偏振轴方位角为θγ,变换为与上方CMOS偏振轴方位角同坐标系θγ=（θγ+270°）mod360°。根据上方CMOS采集得到的光强分布曲线的特征值与偏振轴方位角均值θ=（θα+θβ+θγ）/3之间的映射关系建立数据库。在实际检测中,根据侧视光强分布曲线特征值在数据库中查找出对应的偏振轴方位角,计算角度对应的脉冲数发送给步进电机,快速旋转保偏光纤至慢轴竖直的位置。实验结果表明在不同初始偏振轴方位角下的保偏光纤定轴精度均在0.5°内。同时,本论文提出了一种基于直线边缘检测的光纤端面切割角度识别算法。旋转光纤一周的过程中根据识别算法实时获取光纤端面的切割角度,保证光纤端面平整,切割角度在1°以内。