[发明专利]具有多种偏振态变换功能的宽带光纤波片

说明书

本发明涉及光学波片，尤其涉及具有多种偏振态变换功能的宽带光纤波片。

传统的光学波片采用一定厚度的双折射晶体制成(以下也称为块状波片)，它可以用来对入射的偏振光进行变换。如将入射的线偏振光变换为出射的椭圆偏振光或园偏振光(四分之一波片)，或将入射的线偏振光变换为一个振动面旋转了一定角度的线偏振光(二分之一波片)。但上述块状波片的工作频带极为狭窄，而且不能在线应用，在诸如通信和传感等应用领域受到一定的限制。

本发明的目的在于提供一种工作频带宽、能在线应用，且具有多种偏振转换功能的宽带光纤波片。

根据本发明的一个方面，提供一种宽带光纤波片，它包括一段旋扭的线双折射光纤，其中，所述光纤的一端为不旋扭端，另一端为快旋扭端，所述光纤沿其长度方向从不旋扭逐渐缓变为快旋扭。

上述光纤波片的功能类似于块状四分之一波片，通过它可以实现以下各种偏振变换：

将不旋扭端入射的主轴线偏振光变换为快旋扭端出射的园偏振光；

将快旋扭端入射的园偏振光变换为不旋扭端出射的主轴线偏振光；

将快旋扭端入射的方位无规的线偏振光变换为不旋扭端出射的光功率沿二主轴等分而相位差含入射角之二主轴线偏振光分量，所述二分量之间的相位差为二倍入射光方位角加上一项与光纤拍波长、旋距和纤长有关的常量；

将快旋扭端入射的方位角取特定值的线偏振光变换为不旋扭端出射的园偏振光；

将不旋扭端入射的园偏振光变换为快旋扭端出射的方位角取特定值的线偏振光。

根据本发明的另一方面，提供一种宽带光纤波片，它包括一段旋扭的线双折射光纤，其中，所述光纤的一端为快旋扭端，另一端为反向快旋扭端，所述光纤沿其长度方向从快旋扭逐渐缓变为不旋扭，又继续从不旋扭反向地逐渐缓变为快旋扭。

上述光纤波片的功能类似于块状二分之一波片，即半波片。通过它可以将快旋扭端入射的线偏振光变换为反向快旋扭端出射的线偏振光，此出射光与入射光的相位差为π，且当所述光纤波片转一角度时，位于出射端的线偏振光的方位角变量为光纤波片转角的2倍。

根据本发明的另一方面，提供一种宽带光纤波片，它包括一段旋扭的线双折射光纤，其中，所述光纤的一端为快旋扭端，另一端为同向快旋扭端，所述光纤沿其长度方向从快旋扭逐渐缓变为不旋扭，又继续从不旋扭同向地逐渐缓变为快旋扭。

根据本发明的另一方面，提供一种宽带光纤波片，它包括一段旋扭的线双折射光纤，其中，所述光纤的一端为不旋扭端，另一端为同向旋扭趋于零的不旋扭端，所述光纤沿其长度方向从不旋扭逐渐缓变为快旋扭，又继续从快旋扭同向地逐渐缓变为不旋扭。

上述两种光纤波片的功能类似于块状全波片。前者可用于园偏振光入射、园偏振光出射；后者可用于线偏振光入射、线偏振光出射。

根据本发明的另一方面，提供一种宽带光纤波片，它包括一段旋扭的线双折射光纤，其中，所述光纤的一端为不旋扭端，另一端为中速旋扭端，所述光纤沿其长度方向从不旋扭逐渐缓变为中速旋扭。

上述光纤波片的功能类似于块状分数波片，通过它可以将不旋扭端入射的线偏振光变换为中速旋扭端出射的单一椭本征光。

以下将结合附图和实施例对本发明的宽带光纤波片作进一步的详细描述。本发明的其它目的、特征和优点在以下的描述中将更加清楚。

图1是表示根据本发明的第一个实施例的光纤四分之一波片的结构示意图。

图2是表示图1所示的光纤四分之一波片在相干通信中的应用示意图。

图3是表示根据本发明的第二个实施例的光纤二分之一波片的结构示意图。

图4A和4B是表示根据本发明的第三个实施例的光纤全波片的结构示意图。

图5是图4B所示光纤全波片的一种旋转函数曲线图。

图6是表示根据本发明的第四个实施例的光纤分数波片的结构示意图。

参见图1，它表示根据本发明的第一个实施例，作为宽带光纤波片的基本单元的光纤四分之一波片的结构示意图。该光纤波片是一段从快旋扭到不旋扭的线双折射光纤。图中，标号1表示一段变旋距光纤；标号2表示该光纤的截面；标号3表示纤芯；标号4表示应力作用区，箭头的疏密表示光纤旋扭的速度。图1所示Z＝0处光纤的一端为快旋钮端，Z＝L处光纤的另一端为不旋钮端。