[发明专利]归一化斯托克斯矢量的校准装置及方法

摘要

本发明涉及一种归一化斯托克斯矢量的校准装置及方法，属于光电子校准技术领域。该装置包括依次连接的窄线宽激光器、第一光纤连接器、第一准直器系统、起偏器系统、第二准直器系统、第二光纤连接器与待校准的偏振分析仪。该方法是通过发射一束窄线宽激光依次通过准直器、起偏器、准直器时，同方向连续转动起偏器，根据光纤输出光的理想圆轨迹特点，结合起偏器的角度变化和归一化斯托克斯矢量测试数据，从而得到多组不同偏振光偏振态对应的归一化斯托克斯矢量测试误差。本发明可以在单个波长点处对多种偏振光偏振态对应的测试误差进行定量分析，且装置结构简单、光路调节方便、易操作、可靠性较高。

主权项

一种归一化斯托克斯矢量的校准装置，其特征在于：包括依次设置的窄线宽激光器(1)、第一光纤连接器(2)、第一准直器系统(3)、起偏器系统(4)、第二准直器系统(5)、第二光纤连接器(6)；其中窄线宽激光器(1)输出的激光依次通过第一光纤连接器(2)、第一准直器系统(3)，变为空间光后通过起偏器系统(4)，然后通过第二准直器系统(5)经过耦合后进入第二光纤连接器(6)的接收端，第二光纤连接器(6)的输出端连接有待校准的光纤接口型偏振分析仪(7)，其中，所述起偏器系统(4)包括起偏器和旋转位移器，起偏器消光比在40dB以上，所述起偏器与旋转位移器应良好配合，起偏器随旋转位移器转动的角度而产生等量的角度变化；归一化斯托克斯矢量的校准装置进行校准的方法，包括以下步骤：步骤一、将第二光纤连接器(6)输出端连接待校准光纤接口型偏振分析仪(7)分析测试接口，打开光源，使待校准光纤接口型偏振分析仪(7)进入工作模式；步骤二、控制起偏器系统(4)使旋转位移器在同方向转动n次，在与初始位置的角度差逐渐增大至180°时停止，每次转动的角度尽量相等；步骤三、在第i次转动完成后，i＝1...n，旋转位移器与初始位置的角度差为δi，记录此时的归一化斯托克斯矢量测试结果(S1i S2i S3i)；步骤四、由以下公式(1)、(2)、(3)计算(S1i S2i S3i)对应的理论真值(t1i t2i t3i)：t1i＝cos(δi‑Δ)cosθ‑b sin(δi‑Δ)sinθ   (1)t2i＝cos(δi‑Δ)sinθ+b sin(δi‑Δ)cosθ   (2)t3i2=1-[cos(δi-Δ)cosθ-bsin(δi-Δ)sinθ]2-[cos(δi-Δ)sinθ+bsin(δi-Δ)cosθ]2]]>  (3)]]>其中，b为理想圆轨迹的短轴长度，Δ为与第二光纤连接器(6)相关的常量、θ是理想圆轨迹长轴与邦加球X轴的夹角；步骤五、将公式(1)、(2)、(3)代入下式(4)作为拟合公式，结合n组δi和(S1iS2iS3i)的数据通过数据处理软件进行非线性拟合，得到最优的b、Δ、θ的值；s1i+s2i+s3i2=t1i+t2i+t3i2---(4)]]>步骤六、将b、Δ、θ、δi的值分别代入公式(1)、(2)、(3)，求出t1i、t2i、t3i2，对t3i2开方并与S3i进行同符号处理，得到t3i，当代表偏振光偏振态的归一化斯托克斯矢量的理论真值为(t1i t2i t3i)时，其对应的测试误差为(S1i‑t1i S2i‑t2i S3i‑t3i)；步骤七、依次取i为1到n，按步骤三～步骤六处理，就能得到n组待校准光纤接口型偏振分析仪的归一化斯托克斯矢量测试误差数据。