[发明专利]消除法拉第旋转镜旋转角与波长温度相关的方法及旋转镜

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感和光纤通讯领域，更具体地涉及一种消除法拉第旋转镜旋转角与波长和温度相关的方法及其波长温度无关的法拉第旋转镜。

背景技术

光信号解调为了达到高分辨力，一般都使用干涉式解调方法，光纤干涉仪的研制是一项关键技术。保偏光纤价格高昂，且保偏耦合器在有些关键技术上还不是很完善，限制了其应用。普通单模光纤由于双折射效应，干涉仪两臂的偏振态会随机变化，导致输出干涉信号的可见度随之变化，此即为偏振诱导信号衰落效应。

光信号进行干涉式解调时，干涉条纹可见度的波动将直接影响解调结果的稳定性，因此，光纤干涉仪的偏振控制已成为影响光信号解调器件的一个关键问题。国内外已提出多种消除偏振诱导信号衰落的方法，其中利用法拉第旋转镜进行双折射补偿的方法可得到良好的消偏效果。然而由于法拉第旋转晶体材料固有的旋转角度色散和温度相关特性，使得上述补偿方法无法对宽带波长和大温度范围同时有效。专利号为201180026083.6的发明专利利用透镜、双折射元件等成功地克服了法拉第旋转晶体的波长温度特性带来的不良影响。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，将法拉第旋转器作用后的旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量消除，使剩下的各波长的光都具有相同的线偏振态，从而消除由法拉第旋转器旋转角度与波长、温度相关引起的法拉第旋转镜对光的旋转角度随波长变化以及温度引起的旋转角度随温度变化的影响，使法拉第旋转镜与波长无关、与温度无关。

本发明的技术方案是：光路交换器将偏振分光器出射的两束光在反射镜处光路交换，光束各自沿对方光路反向传输，偏振分光器将法拉第旋光晶体两次同向旋转后的偏振光重新合并到入射主光路，同时使其中旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量偏离主传输光路，从而消除法拉第旋转器与波长温度相关的旋转角度的影响，使法拉第旋转镜与波长和温度无关。

本发明较好的技术方案是：光路经过光输入耦合元件、偏振分光器、法拉第旋转器、光束交换器、反射镜、光束交换器、法拉第旋转器、偏振分光器至光输入耦合元件。被偏振分光器分出的两光束经过光束交换器后两束光沿对方的路经反向传输，两次经过法拉第旋光晶体后两束光的电场振动面旋转接近90度，反向进入偏振分光器后两束光被在空间重新合并，而两束光旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量光则被在空间拉大角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量对主光路光偏振态的影响，实现了各种波长都具有相同的偏振态输出。

本发明另一较好的技术方案是：光路经过光输入耦合元件、偏振分光器、光束交换器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、光束交换器、偏振分光器至光输入耦合元件。被偏振分光器分出的两光束经过光束交换器后两束光沿对方的路经反向传输，两次经过法拉第旋转器后两束光的电场振动面旋转接近90度，反向进入偏振分光器后两束光被在空间重新合并，而两束光旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量光则被在空间拉大角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量对主光路光偏振态的影响，实现了各种波长都具有相同的偏振态输出。

本发明更好的技术方案是：上述几种技术方案中所述的偏振分光器可以是双折射晶体材料构成的元件，包括但不限于沃拉斯顿(Wollaston)棱镜偏振器，偏振光束偏移器（PBD Polarization Beam Displacer），洛匈（Rochon）棱镜,尼科尔（Nicol）棱镜，双折射楔角片（Birefringent Crystal Wedge），塞拿蒙棱镜（Senarmont Prism）或诺马斯基棱镜（Nomarski Prism）。所述的光路交换器可以是棱镜，包括但不限于菲涅耳双棱镜（Fresnel Biprism），普罗（Porro）棱镜。所述的光输入耦合元件可以是光纤准直器，包括但不限于单模单光纤准直器、单模双光纤准直器，单模四光纤准直器或单模多光纤准直器阵列。

为实现上述方法，本发明采用下述法拉第旋转镜实现。

一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、法拉第旋转器、光束交换器、反射镜、光束交换器、法拉第旋转器、偏振分光器，由光输入耦合元件原路反向输出。

本发明另一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、光束交换器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、光束交换器、偏振分光器，由光输入耦合元件原路反向输出。