專利名稱：一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖消偏器，特別是一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器。
背景技術(shù)：
在光纖干涉測(cè)量中，干涉信號(hào)的對(duì)比度受光波偏振態(tài)的影響；當(dāng)發(fā)生干涉的兩個(gè)光束的偏振方向保持一致時(shí)，干涉信號(hào)的對(duì)比度最大；當(dāng)發(fā)生干涉的兩個(gè)光束的偏振方向 垂直時(shí)，干涉信號(hào)的對(duì)比度為零。為了保證干涉信號(hào)具有高的對(duì)比度，可以采用保偏光纖和保偏光學(xué)器件構(gòu)成全保偏的光路，使發(fā)生干涉的兩束光具有相同的偏振態(tài)，如保偏光纖陀螺和保偏光纖水聽(tīng)器。雖然采用保偏光路可以獲得良好的干涉信號(hào)，有利于實(shí)現(xiàn)高精度干涉測(cè)量，并獲得了成功的應(yīng)用；但是保偏光纖和保偏光學(xué)器件的成本較高，在對(duì)成本敏感的民用領(lǐng)域仍然較多地采用普通單模光纖構(gòu)成的干涉儀進(jìn)行干涉測(cè)量。在采用單模光纖構(gòu)成的干涉儀進(jìn)行干涉測(cè)量時(shí)，由于單模光纖的雙折射以及雙折射的隨機(jī)變化，導(dǎo)致兩束干涉光的偏振態(tài)隨機(jī)變化、干涉信號(hào)的對(duì)比度不穩(wěn)定、測(cè)量精度下降。為了使普通單模光纖構(gòu)成的干涉儀具有穩(wěn)定的干涉信號(hào)，可以采用偏振無(wú)關(guān)的光路方案或消偏光源的方案。其中偏振無(wú)關(guān)的光路方案適用于邁克爾遜干涉儀，通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡補(bǔ)償光纖雙折射的影響；由單模光纖構(gòu)成的薩格納克或馬赫-澤德?tīng)柛缮鎯x，以及基于布里淵散射效應(yīng)的分布式光纖傳感器，需要采用消偏器對(duì)光波進(jìn)行消偏，使光波隨機(jī)地均勻分布在所有可能的偏振態(tài)，從而使干涉信號(hào)保持一定的對(duì)比度。光纖消偏器的典型方案包括Lyot光纖消偏器和基于延時(shí)線的光纖消偏器。Lyot光纖消偏器如圖1所示，由2段或3段保偏光纖級(jí)聯(lián)而成(見(jiàn)發(fā)明專利申請(qǐng)《一種雙偏振光保偏光纖消偏器》，申請(qǐng)?zhí)?00910092743. 5)，依次熔接長(zhǎng)度為I1的保偏光纖、長(zhǎng)度為I2的保偏光纖和長(zhǎng)度為的保偏光纖，且后一段保偏光纖的雙折射主軸依次與相鄰前一段保偏光纖的雙折射主軸成45°夾角；其中I3 = 41^ I2 = 21^ AnbI1 ^ Ldc, Anb為保偏光纖兩
主軸的折射率之差，Ld。為光源的去相干長(zhǎng)度。Lic =-^~ ,其中_是光源光譜的平均波長(zhǎng)，
Δ Afwhm是光源光譜的半峰全寬。由于保偏光纖兩主軸的折射率之差較小，對(duì)于譜寬較窄的光源，需要很長(zhǎng)的保偏光纖；所以Lyot光纖消偏器僅適用于對(duì)超輻射發(fā)光二極管、摻鉺光纖光源等寬譜光源進(jìn)行消偏。對(duì)于DFB激光器、外腔式激光器或光纖激光器，光源的去相干長(zhǎng)度大，通常采用基于延時(shí)線的光纖消偏器。現(xiàn)有的利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器(見(jiàn)Silvia Diaz,Stella Foaleng Mafang, Manuel Lopez-Amo, and Luc Th evenaz. A High-PerformanceOptical Time-Domain Brillouin Distributed Fiber Sensor.1EEE SENSORS JOURNAL,VOL. 8,NO. 7，JULY 2008)如圖2所示，通過(guò)光纖耦合器2a將入射光分成沿空間不同路徑傳播的兩路光，其中一路光通過(guò)較長(zhǎng)的延時(shí)單模光纖4從而使兩路光之間的光程差遠(yuǎn)大于光源的去相干長(zhǎng)度，通過(guò)光纖稱合器2b將兩路光合為一束,通過(guò)偏振控制器3使輸入光纖率禹合器2b的兩路光的偏振方向相互垂直,從光纖I禹合器2b輸出消偏光?，F(xiàn)有的利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，溫度變化、光路扭轉(zhuǎn)、振動(dòng)等因素導(dǎo)致單模光纖4的雙折射隨機(jī)變化，單模光纖4的輸出光的偏振態(tài)不穩(wěn)定,從而使光纖消偏器難以穩(wěn)定工作。米用保偏光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，可以獲得良好的消偏效果。但是，DFB激光器的線寬可低至幾MHz，去相干長(zhǎng)度達(dá)數(shù)百米；外腔式激光器、光纖激光器，其線寬可低至幾十kHz或幾kHz，去相干長(zhǎng)度達(dá)數(shù)km或數(shù)十km ;導(dǎo)致采用保偏光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器的成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)Lyot光纖消偏器不適合用于窄線寬光源的消偏，現(xiàn)有的單模光纖作延時(shí)線的光纖消偏器性能不穩(wěn)定，以及采用保偏光纖作延時(shí)線的光纖消偏器成本高的問(wèn)題，提出了一種采用單模光纖作為延時(shí)線的穩(wěn)定工作的光纖消偏器。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，其特征在于光纖消偏器由光纖分路器、第一偏振分束器、單模光纖、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡和第二偏振分束器構(gòu)成；由第一偏振分束器、單模光纖和法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡構(gòu)成延時(shí)光路；第一偏振分束器的合束端口、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡分別連接在單模光纖的兩端，第一偏振分束器的兩個(gè)分束端口分別作為延時(shí)光路的輸入端口與輸出端口 ；光纖分路器的兩個(gè)輸出端口分別接延時(shí)光路的輸入端口和第二偏振分束器的一個(gè)分束端口，第二偏振分束器的另一個(gè)分束端口接延時(shí)光路的輸出端口 ；光纖分路器的輸入端口作為光纖消偏器的輸入端口，第二偏振分束器的合束端口作為光纖消偏器的輸出端口。所述的法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡將反射光的偏振方向相對(duì)于入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90。。光纖分路器是保偏光纖耦合器。光纖分路器是合束端口米用保偏光纖45°對(duì)軸稱合的偏振分束器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明公開(kāi)的一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，采用普通單模光纖作為延時(shí)線，降低了光纖消偏器的成本。(2)本發(fā)明公開(kāi)的一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，采用偏振分束器、單模光纖和法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡構(gòu)成延時(shí)光路，法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡將反射光的偏振方向相對(duì)于入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90° ,使光的兩個(gè)正交分量受單模光纖的雙折射的影響相同,光通過(guò)延時(shí)光路后的偏振方向始終與入射光的偏振方向保持垂直，延時(shí)光路的輸出光的偏振態(tài)保持穩(wěn)定，從而使光纖消偏器穩(wěn)定地工作。


圖1為L(zhǎng)yot光纖消偏器的原理圖；圖2為現(xiàn)有的利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器的結(jié)構(gòu)附圖標(biāo)記說(shuō)明1...保偏光纖，2a、2b. · ·光纖稱合器，3...偏振控制器，4···單模光纖，5...光纖分路器，6a、6b...偏振分束器，7...法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡，8···延時(shí)光路。
具體實(shí)施例方式如圖3所示，本發(fā)明的一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，由單模光纖4、光纖分路器5、第一偏振分束器6a、第二偏振分束器6b、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡7構(gòu)成；第一偏振分束器6a的合束端口、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡7分別連接在單模光纖4的兩端,構(gòu)成延時(shí)光路8,第一偏振分束器6a的兩個(gè)分束端口分別作為延時(shí)光路8的輸入端口與輸出端口 ；光纖分路器5的兩個(gè)輸出端口分別接延時(shí)光路8的輸入端口和第二偏振分束器6b的一個(gè)分束端口，第二偏振分束器6b的另一個(gè)分束端口接延時(shí)光路8的輸出端口 ；光纖分路器5的輸入端口作為光纖消偏器的輸入端口，第二偏振分束器6b的合束端口作為光纖消偏器的輸出端口。光纖分路器5米用保偏光纖稱合器,或者合束端口為保偏光纖45°對(duì)軸稱合的偏振分束器；法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡7米用反射光偏振方向相對(duì)于入射光偏振方向旋轉(zhuǎn)90°的法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡。入射的線偏振光通過(guò)光纖分路器5分成兩路；其中一路光輸入第一偏振分束器6a的一個(gè)分束端口，從第一分束器6a的合束端口輸出，進(jìn)入單模光纖4傳輸,并由法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡7反射、偏振方向旋轉(zhuǎn)90°后，經(jīng)單模光纖4傳輸從第一分束器6a的另一個(gè)分束端口輸出并輸入第二偏振分束器6b的一分束端口 ；光纖分路器5的另一路輸出光，輸入第二偏振合束器6b的另一個(gè)分束端口。單模光纖4為兩路光提供了 2nL的光程差，其中n為單模光纖4的折射率，L為單模光纖4的長(zhǎng)度，光程差2nL遠(yuǎn)大于入射光的去相干長(zhǎng)度；法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡7將反射光的偏振方向相對(duì)于入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90° ,使光的兩個(gè)正交分量受單模光纖4的雙折射的影響相同，光通過(guò)延時(shí)光路8后的偏振方向始終與入射光的偏振方向保持垂直，延時(shí)光路8的輸出光的偏振態(tài)保持穩(wěn)定；從第二偏振分束器6b的合束端口輸出穩(wěn)定的消偏光。
權(quán)利要求
1.一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，其特征在于光纖消偏器由光纖分路器(5)、第一偏振分束器(6a)、作為延時(shí)線的單模光纖(4)、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(7)和第二偏振分束器(6b)構(gòu)成；由第一偏振分束器(6a)、單模光纖(4)和法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(7)構(gòu)成延時(shí)光路；第一偏振分束器(6a)的合束端口、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(7)分別連接在單模光纖(4)的兩端,第一偏振分束器(6a)的兩個(gè)分束端口分別作為延時(shí)光路的輸入端口與輸出端口 ；光纖分路器(5)的一個(gè)輸出端口接延時(shí)光路的輸入端口，光纖分路器(5)的另一個(gè)輸出端口接第二偏振分束器(6b)的一個(gè)分束端口，第二偏振分束器(6b)的另一個(gè)分束端口接延時(shí)光路的輸出端口 ；光纖分路器(5)的輸入端口作為光纖消偏器的輸入端口，第二偏振分束器(6b)的合束端口作為光纖消偏器的輸出端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，其特征在于所述的法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡(X)將反射光的偏振方向相對(duì)于入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，其特征在于光纖分路器(5)是保偏光纖耦合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，其特征在于光纖分路器(5)是合束端口采用保偏光纖45°對(duì)軸耦合的偏振分束器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用單模光纖作為延時(shí)線的光纖消偏器，由光纖分路器、第一偏振分束器、單模光纖、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡和第二偏振分束器構(gòu)成；第一偏振分束器的合束端口、法拉第旋轉(zhuǎn)反射鏡分別連接在單模光纖的兩端，構(gòu)成延時(shí)光路，第一偏振分束器的兩個(gè)分束端口分別作為延時(shí)光路的輸入端口與輸出端口；光纖分路器將輸入光分成兩路，一路光直接輸入第二偏振分束器的一個(gè)分束端口，另一路光通過(guò)延時(shí)光路后輸入第二偏振分束器的另一個(gè)分束端口，從第二偏振分束器的合束端口輸出消偏光。本發(fā)明公開(kāi)的光纖消偏器，采用普通單模光纖作為延時(shí)線，降低了光纖消偏器的成本；光通過(guò)延時(shí)光路后偏振態(tài)保持穩(wěn)定，從而使光纖消偏器穩(wěn)定地工作。
文檔編號(hào)G02B6/27GK103018836SQ20121059386
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者唐才杰, 王巍, 王學(xué)鋒, 崔留住, 姚鍇 申請(qǐng)人:北京航天時(shí)代光電科技有限公司