[发明专利]保偏光纤耦合器构造的短周期Mach-Zehnder光干涉仪无效

专利信息
申请号: 201010291085.5 申请日: 2010-09-21
公开(公告)号: CN102012566A 公开(公告)日: 2011-04-13
发明(设计)人: 邹是桓;宋英雄;叶家骏;魏林;林如俭;李迎春 申请(专利权)人: 上海大学
主分类号: G02B27/28 分类号: G02B27/28;G02B6/26;G05D23/20
代理公司: 上海上大专利事务所(普通合伙) 31205 代理人: 何文欣
地址: 200444*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 偏光 耦合器 构造 周期 mach zehnder 干涉仪
【说明书】:

技术领域:

发明涉及一种保偏光纤耦合器构造的短周期Mach-Zehnder光干涉仪。本发明的核心思想是:为了构造小FSR的Mach-Zehnder光干涉仪,解决由于光纤中偏振态和环境温度的变化而造成的光干涉效果差而不稳定的这个技术难题。采用了两个保偏光纤耦合器,利用保偏光纤耦合器的保偏尾纤来形成两支臂差ΔL,并用保偏光纤熔接机来进行熔接,确保了被熔接的两段光纤的偏振方向在熔点是重合的。为了确保输入光波是线偏振光,在光波进入保偏光纤耦合器之前还加了一个起偏器,并且设计制作了高精度的温控电路来稳定光干涉仪的性能,确保不同环境温度下Mach-Zehnder光干涉仪的FSR保持不变。在FSR=10GHz,τmz=0.1ns,两支臂的长度差超过20mm的情况下,Mach-Zehnder光干涉仪的消光比达到了17dB。

技术背景:

Mach-Zhender光干涉仪是一种常用的光学器件,利用两条不同长度的干涉路径来分辨不同波长的干涉仪器,可作为滤波器、复用器和解复用器使用。

通常的Mach-Zehnder光干涉仪由两个3dB耦合器及两路传导分支组成,其中一个分支比另一个分支更长,以不同的路径延迟来控制光波的相位差。目前,Mach-Zehnder光干涉仪主要是利用集成光学方法来制造,但是这种方法制造的Mach-Zehnder光干涉仪的两支臂的长度差很小,导致延迟差τmz很小,所以FSR(1/τmz)很大。而为了制造小FSR的Mach-Zehnder光干涉仪,其两支臂的长度差势必很大,由于光纤中光波的偏振态随机械扰动和环境温度的变化,会造成光干涉效果差而且不稳定。

发明内容:

本发明的目的在于解决由于光纤中偏振态和环境温度的变化而造成大ΔL、短周期Mach-Zehnder光干涉仪的光干涉效果变差而且不稳定的问题。提供一种保偏光纤耦合器构造的短周期Mach-Zehnder光干涉仪。本发明易于实现,性能稳定,成本低廉,适用于实用产品的开发与推广。

为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:

一种保偏光纤耦合器构造的短周期Mach-Zehnder光干涉仪,包括一个激光器和一个起偏器,其特征在于:所述的激光器与起偏器相连,所述的起偏器和一个2*2的保偏光纤耦合器的一个输入端通过保偏尾纤相连;而所述的这个2*2保偏光纤耦合器的两个输出端与另一个2*2保偏光纤耦合器的两个输入端通过保偏尾纤相连;这两段由保偏尾纤构成的传导分支的长度是不同的,它们的长度差就是Mach-Zehnder光干涉仪的两支臂的长度差,光信号经过两个干涉臂会经受不同的时延,最后在输出端叠加。由于采用了保偏光纤耦合器与保偏光纤,使偏振态固定,避免了偏振态变化对干涉效果的影响。

将上述的激光器、起偏器、2*2保偏光纤耦合器安装在一个铝盒内固定,并在铝盒中紧贴上用于温度控制和监测的温度传感器和热敏电阻,再配以温控电路;由于使用了保偏耦合器和温控电路,就可以克服在两支臂的长度差很大的情况下,由于光纤中偏振态和环境温度的变化而使光干涉效果差而不稳的问题,得到良好的干涉效果。

上述的温控电路的结构是:首先,通过稳压芯片L7812CV为模拟电路提供一个稳定的+12V电源电压;由1ppm/℃低噪声的参考电压芯片MAX6350输出的5V基准电压被一个电阻和一个滑动变阻器分压,分压后的电压值是用来设定Mach-Zehnder光干涉仪具体被稳定在哪一个温度,并将该电压值加到运放LM311的正端;精密温度传感器LM335的输出经过滑动变阻器的校调之后,得到一个表示实际温度的电压值,该电压值经过作为电压跟随器的低温漂运放MAX4239后加到运放LM311的负端;如果运放LM311的负端电压小于正端电压,即实际温度比设定的温度低时,运放输出高电压使三极管9013导通,三极管9013又驱动达林顿管TIP132导通,这样就有电流流过电热丝,对Mach-Zehnder光干涉仪进行加热;反之如果运放LM311的负端电压大于正端电压,即实际温度比设定的温度高时,运放便输出低电压,三极管9013和达林顿管TIP132都不会导通,电热丝停止加热;为避免电热丝加热时,大电流对其他器件的干扰,电热丝由独立的电源PVDD供电。这样就可以使Mach-Zehnder光干涉仪不受环境温度的影响,保持温度稳定,精度可以达到0.1℃。

以下对本发明的原理作进一步的说明:

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