本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器。

背景技術(shù)：

光波是一種橫波，具有偏振特性。利用振動(dòng)對(duì)光纖內(nèi)光束偏振狀態(tài)的影響，可以測(cè)定振動(dòng)的存在。在成本受限的光纖偏振態(tài)振動(dòng)傳感系統(tǒng)中，僅使用單檢偏器即可測(cè)定在傳感光纖線路上是否發(fā)生了振動(dòng)。但光源發(fā)出的光束偏振態(tài)隨溫度變化而變化。這一問題可能造成光纖偏振態(tài)檢測(cè)振動(dòng)傳感系統(tǒng)靈敏度的波動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生傳感系統(tǒng)的誤報(bào)或漏報(bào)。而增加偏振控制器來(lái)穩(wěn)定光源，可能給成本受限的偏振態(tài)檢測(cè)振動(dòng)傳感系統(tǒng)帶來(lái)較大幅度的成本升高。

另一方面在成本受限的光纖偏振態(tài)振動(dòng)傳感系統(tǒng)中，采用的非保偏光纖中光信號(hào)的偏振態(tài)對(duì)溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異也更為敏感。單檢偏器的靈敏度可能在這些不穩(wěn)定環(huán)境中具有更低的振動(dòng)傳感靈敏度。雖然使用保偏光纖可以部分穩(wěn)定環(huán)境變化或光纖品質(zhì)差異帶來(lái)的影響，但保偏光纖的材料成本與部署成本過高，在成本受限的光纖偏振態(tài)檢測(cè)振動(dòng)傳感系統(tǒng)中難以得到廣泛應(yīng)用。

因此提供一種對(duì)不穩(wěn)定偏振態(tài)中振動(dòng)特性檢測(cè)的手段是目前低成本光纖偏振態(tài)檢測(cè)振動(dòng)傳感系統(tǒng)中急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器，在不增加成本的情況下提供一種不會(huì)受溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響，且具有較高振動(dòng)傳感靈敏度的檢偏器，由此解決現(xiàn)有技術(shù)中成本受限的光纖偏振態(tài)檢測(cè)振動(dòng)傳感系統(tǒng)無(wú)法在不穩(wěn)定環(huán)境中準(zhǔn)確通過偏振狀態(tài)的變化檢測(cè)振動(dòng)特性的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器，包括第一光纖準(zhǔn)直器、第二光纖準(zhǔn)直器、第三光纖準(zhǔn)直器、用于將入射光一分為二的分光器件、第一偏振片以及第二偏振片；其中：入射光經(jīng)過所述第一光纖準(zhǔn)直器后入射到所述分光器件，生成第一光束和第二光束，所述第一光束垂直入射所述第一偏振片，從所述第一偏振片出射的光經(jīng)過所述第二光纖準(zhǔn)直器，所述第二光束垂直入射所述第二偏振片，從所述第二偏振片出射的光經(jīng)過所述第三光纖準(zhǔn)直器，所述第一偏振片的透光軸和第二偏振片的透光軸的夾角范圍為5-85度。

本發(fā)明實(shí)施例中，通過分光器件將入射光分成兩束光，并分別入射具有一定夾角的兩個(gè)偏振片，從而能夠根據(jù)透過兩個(gè)偏振片的光強(qiáng)之和來(lái)檢測(cè)光纖中是否發(fā)生振動(dòng)。組成本發(fā)明提供的檢偏器所需要的光學(xué)器件成本低廉，僅需要一個(gè)分光器件和兩個(gè)偏振片，并且該檢偏器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需保證入射光分成兩束且兩個(gè)偏振片的通光軸具有一定夾角，不需要增加額外檢偏器也不需要使用保偏光纖，在增加很小成本的情況下，即可克服溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響，且具有較高振動(dòng)傳感靈敏度。從而提供了一種能夠在不穩(wěn)定環(huán)境中通過偏振狀態(tài)的變化檢測(cè)振動(dòng)特性的成本受限的光纖偏振態(tài)檢測(cè)振動(dòng)傳感系統(tǒng)解決方案。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一偏振片的透光軸和第二偏振片的透光軸的夾角范圍為15-75度。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一偏振片的透光軸和第二偏振片的透光軸的夾角為45度。在兩個(gè)偏振片的通光軸的夾角為45度時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的檢偏器受溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響最小，且具有最高的振動(dòng)傳感靈敏度。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述分光器件為半透半反鏡。半透半反鏡成本低廉性能可靠，并且分光后不需要進(jìn)行準(zhǔn)直，可以保證整個(gè)檢偏器的可靠性和低成本。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述分光器件包括：分光器或分束器，設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第一述偏振片之間的第四光纖準(zhǔn)直器，以及設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第二述偏振片之間的第五光纖準(zhǔn)直器。分光器件也可以使用分光器或分束器加上兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器組成，從而提供更多的可實(shí)現(xiàn)方案，在器件不足時(shí)有更多選擇性。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述分光器件生成的第一光束和第二光束的比例為50：50。當(dāng)?shù)谝还馐偷诙馐谋壤嗟葧r(shí)，入射到兩個(gè)偏振片的光強(qiáng)也基本相同，便于后續(xù)利用透過兩個(gè)偏振片的光強(qiáng)來(lái)計(jì)算光纖發(fā)生振動(dòng)的特性。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述分光器件的鏡面與入射光的夾角的范圍為10-80度。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述分光器件的鏡面與入射光的夾角為45度。當(dāng)分光器件的鏡面與入射光的夾角為45度時(shí)，第一光束和第二光束之間的夾角為90度，所述第一偏振片與第二偏振片之間的夾角為90度。方便本發(fā)明雙偏振態(tài)檢偏器中各光學(xué)器件的空間設(shè)置，也便于后續(xù)利用透過兩個(gè)偏振片的光強(qiáng)來(lái)計(jì)算光纖發(fā)生振動(dòng)的特性。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，入射光通過非保偏光纖入射到所述分光器件。通過本發(fā)明實(shí)施例提供的雙偏振態(tài)檢偏器，不需要在光路中使用保偏光纖，使用普通的非保偏光纖，即可克服溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響，具有較高振動(dòng)傳感靈敏度。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，入射光通過單模光纖或多模光纖入射到所述分光器件。通過本發(fā)明實(shí)施例提供的雙偏振態(tài)檢偏器，在其各個(gè)光路中根據(jù)需要既可使用單模光纖也可使用多模光纖，從而能夠應(yīng)用于各種類型光纖的振動(dòng)檢測(cè)，具有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中兩偏振片的通光軸間夾角示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中另一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中另一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1-第一光纖準(zhǔn)直器 2-第二光纖準(zhǔn)直器 3-第三光纖準(zhǔn)直器 4-分光器件 5-第一偏振片 6-第二偏振片 7-第四光纖準(zhǔn)直器 8-第五光纖準(zhǔn)直器。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于振動(dòng)傳感的雙偏振態(tài)檢偏器，包括包括第一光纖準(zhǔn)直器1、第二光纖準(zhǔn)直器2、第三光纖準(zhǔn)直器3、用于將入射光一分為二的分光器件4、第一偏振片5以及第二偏振片6；其中：入射光經(jīng)過所述第一光纖準(zhǔn)直器1后入射到所述分光器件4，生成第一光束和第二光束，所述第一光束垂直入射所述第一偏振片5，從所述第一偏振片5出射的光經(jīng)過所述第二光纖準(zhǔn)直器2，所述第二光束垂直入射所述第二偏振片6，從所述第二偏振片6出射的光經(jīng)過所述第三光纖準(zhǔn)直器3，所述第一偏振片5的透光軸和第二偏振片6的透光軸形成一夾角α。

光纖準(zhǔn)直器，通常由尾纖與自聚焦透鏡精確定位而成。它可以將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)直光(平行光)，或?qū)⑼饨缙叫?近似平行)光耦合至單模光纖內(nèi)。

當(dāng)入射光通過第一光纖準(zhǔn)直器1準(zhǔn)直后，再經(jīng)過所述分光器件4一分為二生成兩束光。兩束光分別入射通光軸具有一定夾角的第一偏振片5以及第二偏振片6，可對(duì)通過這兩個(gè)偏振片的光強(qiáng)的絕對(duì)值求和作為光纖發(fā)生振動(dòng)的判定依據(jù)。

兩個(gè)偏振片的夾角應(yīng)在0到90度之間。如圖2所示，所述夾角α的取值范圍為5-85度。優(yōu)選地，所述α的取值范圍為15-75度。通過實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)所述α的取值為45度時(shí)，通過兩個(gè)偏振片的光強(qiáng)絕對(duì)值之和對(duì)溫度、部署方式及光纖品質(zhì)差異等環(huán)境噪聲最不敏感。因此，所述第一偏振片5以及第二偏振片6的通光軸之間的夾角為45度時(shí)為最優(yōu)取值。

其中，所述分光器件4可以為半透半反鏡。入射光經(jīng)過所述半透半反鏡后形成反射光和透射光兩束光，分別入射所述第一偏振片5和第二偏振片6。

或者所述分光器件4可以是分光器或分束器，此時(shí)需要在分光器或分束器與兩個(gè)偏振片之間各設(shè)置一個(gè)光纖準(zhǔn)直器。如圖3所示，所述分光器件4可以包括：分光器或分束器，設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第一述偏振片之間的第四光纖準(zhǔn)直器7，以及設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第二述偏振片之間的第五光纖準(zhǔn)直器8。

所述分光器件4的作用是將入射光一分為二形成第一光束和第二光束，所述第一光束和第二光束的比例可根據(jù)需要確定。優(yōu)選地，所述第一光束和第二光束的比例為50：50。此時(shí)，例如當(dāng)分光器件4為半透半反鏡時(shí)，經(jīng)過半透半反鏡形成反射光和透射光，入射光的一半光強(qiáng)被反射，一半被透射。

所述分光器件4需實(shí)現(xiàn)入射光的一分為二，所以所述分光器件4的鏡面與入射光要形成一定夾角。通常所述夾角的范圍為10-80度(以銳角說明)。優(yōu)選地，如圖1所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述分光器件4的鏡面與入射光的夾角為45度。此時(shí)，第一光束和第二光束之間的夾角為90度，所述第一偏振片5與第二偏振片6之間的夾角為90度。

另外，如圖4所示，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述分光器件4的鏡面與入射光的夾角為30度。此時(shí)，第一光束和第二光束之間的夾角為60度，所述第一偏振片5與第二偏振片6之間的夾角為120度。即所述第一偏振片5與第二偏振片6以所述分光器件4的鏡面對(duì)稱分布。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述入射光通常通過非保偏光纖入射到所述分光器件4。當(dāng)然，也可以使用保偏光纖。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，入射光通過單模光纖或多模光纖入射到所述分光器件4。在利用本發(fā)明實(shí)施例提供的雙偏振態(tài)檢偏器時(shí)，各光路上使用的光纖均可以是單模光纖或多模光纖，可根據(jù)需要確定。

如圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例中一種雙偏振態(tài)檢偏器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖，由光纖準(zhǔn)直器、分光器件及偏振片構(gòu)成的光路結(jié)構(gòu)封裝于外殼結(jié)構(gòu)中，形成可直接工程應(yīng)用的檢偏器。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。