消除法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角與波長溫度相關(guān)的方法及旋轉(zhuǎn)鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種消除法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角與波長和溫度相關(guān)的方法及其波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡。它是將被法拉第旋轉(zhuǎn)器作用后的旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量除去，使各波長剩余的光都處于相同的單一方向的線偏振態(tài)，從而消除由法拉第旋轉(zhuǎn)器的波長溫度相關(guān)而引起的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的光的旋轉(zhuǎn)角度變化，使法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的輸出光的偏振態(tài)與波長溫度無關(guān)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能夠消除任何種類旋光晶體導(dǎo)致的法拉第旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)角度色散及溫度相關(guān)的影響，它適用于任何使用法拉第旋光晶體的場合。
【專利說明】消除法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角與波長溫度相關(guān)的方法及旋轉(zhuǎn)鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感和光纖通訊領(lǐng)域，更具體地涉及一種消除法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角與波長和溫度相關(guān)的方法及其波長溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]光信號(hào)解調(diào)為了達(dá)到高分辨力，一般都使用干涉式解調(diào)方法，光纖干涉儀的研制是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。保偏光纖價(jià)格高昂，且保偏耦合器在有些關(guān)鍵技術(shù)上還不是很完善，限制了其應(yīng)用。普通單模光纖由于雙折射效應(yīng)，干涉儀兩臂的偏振態(tài)會(huì)隨機(jī)變化，導(dǎo)致輸出干涉信號(hào)的可見度隨之變化，此即為偏振誘導(dǎo)信號(hào)衰落效應(yīng)。
[0003]光信號(hào)進(jìn)行干涉式解調(diào)時(shí)，干涉條紋可見度的波動(dòng)將直接影響解調(diào)結(jié)果的穩(wěn)定性，因此，光纖干涉儀的偏振控制已成為影響光信號(hào)解調(diào)器件的一個(gè)關(guān)鍵問題。國內(nèi)外已提出多種消除偏振誘導(dǎo)信號(hào)衰落的方法，其中利用法拉第旋轉(zhuǎn)鏡進(jìn)行雙折射補(bǔ)償?shù)姆椒傻玫搅己玫南ЧＨ欢捎诜ɡ谛D(zhuǎn)晶體材料固有的旋轉(zhuǎn)角度色散和溫度相關(guān)特性，使得上述補(bǔ)償方法無法對寬帶波長和大溫度范圍同時(shí)有效。專利號(hào)為201180026083.6的發(fā)明專利利用透鏡、雙折射元件等成功地克服了法拉第旋轉(zhuǎn)晶體的波長溫度特性帶來的不良影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，將法拉第旋轉(zhuǎn)器作用后的旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量消除，使剩下的各波長的光都具有相同的線偏振態(tài)，從而消除由法拉第旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)角度與波長、溫度相關(guān)引起的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡對光的旋轉(zhuǎn)角度隨波長變化以及溫度引起的旋轉(zhuǎn)角度隨溫度變化的影響，使法拉第旋轉(zhuǎn)鏡與波長無關(guān)、與溫度無關(guān)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:光路交換器將偏振分光器出射的兩束光在反射鏡處光路交換，光束各自沿對方光路反向傳輸，偏振分光器將法拉第旋光晶體兩次同向旋轉(zhuǎn)后的偏振光重新合并到入射主光路，同時(shí)使其中旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量偏離主傳輸光路，從而消除法拉第旋轉(zhuǎn)器與波長溫度相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角度的影響，使法拉第旋轉(zhuǎn)鏡與波長和溫度無關(guān)。
[0006]本發(fā)明較好的技術(shù)方案是:光路經(jīng)過光輸入稱合兀件、偏振分光器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、反射鏡、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、偏振分光器至光輸入稱合兀件。被偏振分光器分出的兩光束經(jīng)過光束交換器后兩束光沿對方的路經(jīng)反向傳輸，兩次經(jīng)過法拉第旋光晶體后兩束光的電場振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)接近90度，反向進(jìn)入偏振分光器后兩束光被在空間重新合并，而兩束光旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量光則被在空間拉大角度和距離，無法沿主光路傳輸，消除了旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量對主光路光偏振態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)了各種波長都具有相同的偏振態(tài)輸出。
[0007]本發(fā)明另一較好的技術(shù)方案是:光路經(jīng)過光輸入稱合兀件、偏振分光器、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、反射鏡、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、偏振分光器至光輸入稱合兀件。被偏振分光器分出的兩光束經(jīng)過光束交換器后兩束光沿對方的路經(jīng)反向傳輸，兩次經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)器后兩束光的電場振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)接近90度，反向進(jìn)入偏振分光器后兩束光被在空間重新合并，而兩束光旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振分量光則被在空間拉大角度和距離，無法沿主光路傳輸，消除了旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量對主光路光偏振態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)了各種波長都具有相同的偏振態(tài)輸出。
[0008]本發(fā)明更好的技術(shù)方案是:上述幾種技術(shù)方案中所述的偏振分光器可以是雙折射晶體材料構(gòu)成的元件，包括但不限于沃拉斯頓(Wollaston)棱鏡偏振器，偏振光束偏移器(PBD Polarization Beam Displacer),洛匈(Rochon)棱鏡，尼科爾(Nicol)棱鏡，雙折射模角片(Birefringent Crystal Wedge),塞拿蒙棱鏡(Senarmont Prism)或諾馬斯基棱鏡(Nomarski Prism)。所述的光路交換器可以是棱鏡,包括但不限于菲涅耳雙棱鏡(FresnelBiprism)，普羅(PoiTo)棱鏡。所述的光輸入耦合元件可以是光纖準(zhǔn)直器，包括但不限于單模單光纖準(zhǔn)直器、單模雙光纖準(zhǔn)直器，單模四光纖準(zhǔn)直器或單模多光纖準(zhǔn)直器陣列。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明采用下述法拉第旋轉(zhuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)。
[0010]—種與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡:光從光輸入稱合兀件入射，依次經(jīng)過偏振分光器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、反射鏡、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、偏振分光器，由光輸入I禹合兀件原路反向輸出。
[0011]本發(fā)明另一種與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡:光從光輸入耦合元件入射，依次經(jīng)過偏振分光器、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、反射鏡、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、偏振分光器，由光輸入I禹合兀件原路反向輸出。
[0012]本發(fā)明中提到的法拉第旋轉(zhuǎn)器:是利用磁光效應(yīng)將光的偏振方向旋轉(zhuǎn)的光學(xué)器件。法拉第旋轉(zhuǎn)器通常包含非互易性磁光晶體和為晶體提供飽和磁場的永久磁體。
[0013]本發(fā)明提供一種方法完全消除法拉第非互易旋光晶體的旋轉(zhuǎn)角度色散以及旋轉(zhuǎn)角度與溫度相關(guān)對法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角的影響。本發(fā)明的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠消除任何種類法拉第旋光晶體的旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)角度色散及溫度相關(guān)的影響，第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以適用于任何使用法拉第旋光晶體的場合，第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是消除法拉第旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)角度色散及溫度相關(guān)的能力只取決于偏振分光器本身，與其它元件無關(guān)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為法拉第晶體的角度色散曲線圖
[0015]圖2為法拉第晶體的角度溫度相關(guān)曲線圖
[0016]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意及光路圖
[0017]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意及光路圖
[0018]圖5為本發(fā)明的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意及光路圖
[0019]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1、例2、例3的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之一
[0020]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1、例2、例3的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之二
[0021]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1、例2、例3的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之三
[0022]圖9為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意及光路圖之一
[0023]圖10為本發(fā)明實(shí)施例4的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之一[0024]圖11為本發(fā)明實(shí)施例4的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之二
[0025]圖12為本發(fā)明實(shí)施例4的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之三
[0026]圖13為本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意及光路圖之二
[0027]圖14為本發(fā)明實(shí)施例4的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之四
[0028]圖15為本發(fā)明實(shí)施例4的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之五
[0029]圖16為本發(fā)明實(shí)施例4的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之六
[0030]圖17為本發(fā)明的實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意及光路圖
[0031]圖18為本發(fā)明實(shí)施例5的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之一
[0032]圖19為本發(fā)明實(shí)施例5的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之二
[0033]圖20為本發(fā)明實(shí)施例5的傳輸光束的偏振狀態(tài)圖之三
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述:
[0035]圖1是非互易性法拉第磁光晶體在飽和磁場作用下，其對線偏振光的旋轉(zhuǎn)角和波長的色散關(guān)系，一定溫度下，波長越長，旋轉(zhuǎn)角越小。
[0036]圖2是非互易性法拉第磁光晶體在飽和磁場作用下，其對線偏振光的旋轉(zhuǎn)角和溫度的關(guān)系，對一定波長，溫度越高，旋轉(zhuǎn)角越小。
[0037][實(shí)施例1]
[0038]圖3中的與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡包含一個(gè)單模單光纖準(zhǔn)直器11，一個(gè)偏振光束偏移器12,其光軸Xl處于y-z平面內(nèi)，一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器13, —個(gè)菲涅耳雙棱鏡14，其棱邊平行于X軸，一個(gè)介質(zhì)光學(xué)薄膜平面反射鏡15。
[0039]圖3中從單模單光纖準(zhǔn)直器11出射的光線100，沿直角坐標(biāo)系z軸傳輸，射到偏振光束偏移器12上分為偏振方向相互垂直的兩束線偏振光非尋常光111和尋常光121，然后經(jīng)由法拉第旋轉(zhuǎn)器13，振動(dòng)面均旋轉(zhuǎn)約45度，再通過菲涅耳雙棱鏡14后，成為匯聚的兩束光112和122，并相交于平面反射鏡15，光束112和122分別地成為反射光113和123，光路發(fā)生了相互交換，沿z軸負(fù)方向傳輸?shù)姆瓷涔?13和123第二次通過菲涅耳雙棱鏡14和法拉第旋轉(zhuǎn)器13，振動(dòng)面也再次同向旋轉(zhuǎn)約45度，累積旋轉(zhuǎn)約90度，光束成為114和124，光束124被偏振光束偏移器12分為尋常光125和非尋常光126，光束125來自光束124中的X軸方向的偏振分量，光束114被偏振光束偏移器12分為非尋常光115和尋常光116,光束115來自光束114中的y-z面內(nèi)的偏振分量,光束116和126在空間上被合并,離開偏振光束偏移器12后成為光束200，而光束115和125則在空間上分開了距離，偏離了主光束200，最后光束200耦合到單模單光纖準(zhǔn)直器11。
[0040]圖3中光線的傳輸過程位置(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)橫截面處所對應(yīng)的偏振態(tài)依次在圖6、圖7、圖8中對應(yīng)序號(hào)的圖中指不。
[0041]本實(shí)施例的波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡通過分離旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振分量，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格90度旋轉(zhuǎn)角偏振分量的輸出，與法拉第旋轉(zhuǎn)器的波長和溫度特性無關(guān)。
[0042][實(shí)施例2]
[0043]圖4中的與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡包含一個(gè)單模單光纖準(zhǔn)直器21，一個(gè)偏振光束偏移器22，其光軸X2處于y-z平面內(nèi)，一個(gè)菲涅耳雙棱鏡23，其棱邊平行于x軸，一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器24，一個(gè)介質(zhì)光學(xué)薄膜平面反射鏡25。
[0044]圖4中從單模單光纖準(zhǔn)直器21出射的光線300，沿直角坐標(biāo)系z軸傳輸，射到偏振光束偏移器22上分為偏振方向相互垂直的兩束線偏振光非尋常光311和尋常光321，通過菲涅耳雙棱鏡23后匯聚，經(jīng)由法拉第旋轉(zhuǎn)器24，振動(dòng)面均旋轉(zhuǎn)約45度，成為匯聚的兩束光312和322，并相交于平面反射鏡25，光束312和322分別地成為反射光313和323，光路發(fā)生了相互交換，沿z軸負(fù)方向傳輸?shù)姆瓷涔?13和323第二次通過法拉第旋轉(zhuǎn)器24，振動(dòng)面也再次同向旋轉(zhuǎn)約45度，累積旋轉(zhuǎn)約90度，光束成為314和324，通過菲涅耳雙棱鏡23后，光束324被偏振光束偏移器22分為尋常光325和非尋常光326，光束325來自光束324中的X軸方向的偏振分量，光束314被偏振光束偏移器22分為非尋常光315和尋常光316,光束315來自光束314中的y-z面內(nèi)的偏振分量，光束316和326在空間上被合并，離開偏振光束偏移器22后成為光束400，而光束315和325則在空間上分開了距離，偏離了主光束400，最后光束400耦合到單模單光纖準(zhǔn)直器21。
[0045]圖4中光線的傳輸過程位置(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)橫截面處所對應(yīng)的偏振態(tài)依次在圖6、圖7、圖8中對應(yīng)序號(hào)的圖中指不。
[0046]本實(shí)施例的波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡通過分離旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振分量，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格90度旋轉(zhuǎn)角偏振分量的輸出，與法拉第旋轉(zhuǎn)器的波長和溫度特性無關(guān)。
[0047][實(shí)施例3]
[0048]圖5中的與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡包含一個(gè)單模單光纖準(zhǔn)直器31，一個(gè)偏振光束偏移器32,其光軸X3處于y-z平面內(nèi)，一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器33, —個(gè)全反射普羅棱鏡34，其棱邊平行于X軸。
[0049]圖5中從單模單光纖準(zhǔn)直器31出射的光線500,沿直角坐標(biāo)系z軸傳輸,射到偏振光束偏移器32上分為偏振方向相互垂直的兩束線偏振光非尋常光511和尋常光521，經(jīng)由法拉第旋轉(zhuǎn)器33，振動(dòng)面均旋轉(zhuǎn)約45度，成為平行的兩束光512和522，入射普羅棱鏡34，光束512和522分別地成為反射光513和523，光路發(fā)生了相互交換，沿z軸負(fù)方向傳輸?shù)姆瓷涔?13和523第二次通過法拉第旋轉(zhuǎn)器33，振動(dòng)面也再次同向旋轉(zhuǎn)約45度，累積旋轉(zhuǎn)約90度，光束成為514和524，光束524被偏振光束偏移器32分為尋常光525和非尋常光526，光束525來自光束524中的x軸方向的偏振分量，光束514被偏振光束偏移器32分為非尋常光515和尋常光516，光束515來自光束514中的y-z面內(nèi)的偏振分量，光束516和526在空間上被合并,離開偏振光束偏移器32后成為光束600,而光束515和525則在空間上分開了距離，偏離了主光束600，最后光束600耦合到單模單光纖準(zhǔn)直器21。
[0050]圖5中光線的傳輸過程位置(M)、(N)、(O)、(P)、(Q)、(R)橫截面處所對應(yīng)的偏振態(tài)依次在圖6、圖7、圖8中對應(yīng)序號(hào)的圖中指不。
[0051]本實(shí)施例的波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡通過分離旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振分量，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格90度旋轉(zhuǎn)角偏振分量的輸出，與法拉第旋轉(zhuǎn)器的波長和溫度特性無關(guān)。
[0052][實(shí)施例4]
[0053]圖9、圖13中的與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡包含一個(gè)單模雙光纖準(zhǔn)直器41,光纖I和光纖2處于y-z平面內(nèi)，一個(gè)偏振光束偏移器42,其光軸X4處于y-z平面內(nèi)，一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器43，一個(gè)全反射普羅棱鏡44，其棱邊平行于X軸。
[0054]圖9中從單模雙光纖準(zhǔn)直器41的光纖I出射的光線700，沿直角坐標(biāo)系z軸傳輸，射到偏振光束偏移器42上分為偏振方向相互垂直的兩束線偏振光非尋常光711和尋常光721，經(jīng)由法拉第旋轉(zhuǎn)器43，振動(dòng)面均旋轉(zhuǎn)約45度，成為平行的兩束光712和722，入射普羅棱鏡44，光束712和722分別地成為反射光713和723，光路發(fā)生了相互交換，沿z軸負(fù)方向傳輸?shù)姆瓷涔?13和723第二次通過法拉第旋轉(zhuǎn)器43，振動(dòng)面也再次同向旋轉(zhuǎn)約45度，累積旋轉(zhuǎn)約90度，光束成為714和724，光束724被偏振光束偏移器42分為尋常光725和非尋常光726，光束725來自光束724中的x軸方向的偏振分量，光束714被偏振光束偏移器42分為非尋常光715和尋常光716，光束715來自光束714中的y-z面內(nèi)的偏振分量，光束716和726在空間上被合并，離開偏振光束偏移器42后成為光束800，而光束715和725則在空間上分開了距離，偏離了主光束800，最后光束800耦合到單模雙光纖準(zhǔn)直器41的光纖I中。
[0055]圖9中光線的傳輸過程位置(S)、(T)、(U)、(V)、(W)、(X)橫截面處所對應(yīng)的偏振態(tài)依次在圖10、圖11、圖12中對應(yīng)序號(hào)的圖中指不。
[0056]圖13中從單模雙光纖準(zhǔn)直器41的光纖2出射的光線900，沿直角坐標(biāo)系z軸傳輸，射到偏振光束偏移器42上分為偏振方向相互垂直的兩束線偏振光非尋常光911和尋常光921，經(jīng)由法拉第旋轉(zhuǎn)器43，振動(dòng)面均旋轉(zhuǎn)約45度，成為平行的兩束光912和922，入射普羅棱鏡44，光束912和922分別地成為反射光913和923，光路發(fā)生了相互交換，沿z軸負(fù)方向傳輸?shù)姆瓷涔?13和923第二次通過法拉第旋轉(zhuǎn)器43，振動(dòng)面也再次同向旋轉(zhuǎn)約45度，累積旋轉(zhuǎn) 約90度，光束成為914和924，光束924被偏振光束偏移器42分為尋常光925和非尋常光926，光束925來自光束924中的x軸方向的偏振分量，光束914被偏振光束偏移器42分為非尋常光915和尋常光916，光束915來自光束914中的y-z面內(nèi)的偏振分量，光束916和926在空間上被合并，離開偏振光束偏移器42后成為光束1000，而光束915和925則在空間上分開了距離，偏離了主光束1000，最后光束1000耦合到單模雙光纖準(zhǔn)直器41的光纖2中。
[0057]圖13中光線的傳輸過程位置(￥)、(2)、(么么)、(88)、(0:)、(00)橫截面處所對應(yīng)的偏振態(tài)依次在圖14、圖15、圖16中對應(yīng)序號(hào)的圖中指示。
[0058]本實(shí)施例的波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡通過分離旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振分量，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格90度旋轉(zhuǎn)角偏振分量的輸出，與法拉第旋轉(zhuǎn)器的波長和溫度特性無關(guān)；由于雙光纖準(zhǔn)直器的兩套光路利用了共同的光學(xué)元件，從而可減少器件體積和降低成本。
[0059][實(shí)施例5]
[0060]圖17中的與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡包含一個(gè)單模單光纖準(zhǔn)直器51，一個(gè)諾馬斯基棱鏡52，其光軸X5與X軸一致，其光軸X6處于y-z平面內(nèi)，一個(gè)法拉第旋轉(zhuǎn)器53，一個(gè)介質(zhì)光學(xué)薄膜平面反射鏡54。
[0061]圖17中從單模單光纖準(zhǔn)直器51出射的光線A00，沿直角坐標(biāo)系z軸傳輸，射到諾馬斯基棱鏡52上先是分為偏振方向相互垂直的兩束線偏振光尋常光AU和非尋常光A21，后又匯聚，經(jīng)由法拉第旋轉(zhuǎn)器53，振動(dòng)面均旋轉(zhuǎn)約45度，成為束光A12和A22，并相交于平面反射鏡54，光束A12和A22分別地成為反射光A13和A23，光路發(fā)生了相互交換，沿z軸負(fù)方向傳輸?shù)姆瓷涔釧13和A23第二次通過法拉第旋轉(zhuǎn)器53，振動(dòng)面也再次同向旋轉(zhuǎn)約45度，累積旋轉(zhuǎn)約90度，光束成為A14和A24，進(jìn)入諾馬斯基棱鏡52后，光束A24被諾馬斯基棱鏡52分為非尋常光A25和尋常光A26，光束A25來自光束A24中的y-z面內(nèi)的偏振分量，光束A14被諾馬斯基棱鏡52分為尋常光A15和非尋常光A16，光束A15來自光束A14中的X軸方向的偏振分量，光束A16和A26在空間上被合并,離開諾馬斯基棱鏡52后成為光束BOO，而光束A15和A25則在空間上分開了距離，偏離了主光束BOO，最后光束BOO耦合到單模單光纖準(zhǔn)直器51。
[0062]本實(shí)施例中的諾馬斯基棱鏡52同時(shí)起到了偏振分光器和光束交換器的作用。
[0063]圖17中光線的傳輸過程位置(EE)、(FF)、(GG)、(HH)、(II)、(JJ)橫截面處所對應(yīng)的偏振態(tài)依次在圖18、圖19、圖20中對應(yīng)序號(hào)的圖中指示。
[0064]本實(shí)施例的波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡通過分離旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振分量，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格90度旋轉(zhuǎn)角偏振分量的輸出，與法拉第旋轉(zhuǎn)器的波長和溫度特性無關(guān)。由于使用了諾馬斯基棱鏡，從而也簡化了法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的光路。
【權(quán)利要求】
1.一種與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，其特征是:光從光輸入耦合元件入射，依次經(jīng)過偏振分光器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、反射鏡、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、偏振分光器，由光輸入I禹合兀件原路反向輸出。
2.一種與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡:光從光輸入耦合元件入射，依次經(jīng)過偏振分光器、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、反射鏡、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、偏振分光器，由光輸入I禹合兀件原路反向輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡:其特征是所述的偏振分光器是沃拉斯頓棱鏡偏振器、偏振光束偏移器、洛匈棱鏡、尼科爾棱鏡、雙折射楔角片、塞拿蒙棱鏡或諾馬斯基棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡:其特征是所述的光路交換器是棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種與波長和溫度無關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡:其特征是所述的光輸入稱合兀件是光纖準(zhǔn)直器。
6.一種消除法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角與波長和溫度相關(guān)的方法，其特征是:光路交換器將偏振分光器出射的兩束光在反射鏡處交換光路，光束各自沿對方光路反向傳輸，偏振分光器將法拉第旋轉(zhuǎn)器兩次同向旋轉(zhuǎn)后的偏振光重新合并到入射主光路，同時(shí)使其中含有旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量偏離主傳輸光路,從而消除法拉第旋轉(zhuǎn)器與波長溫度相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角度的影響，使法拉第旋轉(zhuǎn)鏡與波長和溫度無關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種消除法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角與波長和溫度相關(guān)的方法，其特征是:光路經(jīng)過光輸入稱合兀件、偏振分光器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、反射鏡、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、偏振分光器至光輸入稱合兀件，被偏振分光器分出的兩光束經(jīng)過光束交換器后兩束光沿對方的路徑反向傳輸，兩次經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)器后兩束光的電場振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)接近90度，反向進(jìn)入偏振分光器后兩束光被在空間重新合并，而兩束光中旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量則被在空間拉大角度和距離，無法沿主光路傳輸，消除了旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量對主光路光偏振態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)了各種波長都具有相同的偏振態(tài)輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種消除法拉第旋轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)角與波長和溫度相關(guān)的方法，其特征是:光路經(jīng)過光輸入耦合元件、偏振分光器、光束交換器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、反射鏡、法拉第旋轉(zhuǎn)器、光束交換器、偏振分光器至光輸入稱合兀件，被偏振分光器分出的兩光束經(jīng)過光束交換器后兩束光沿對方的路徑反向傳輸，兩次經(jīng)過法拉第旋轉(zhuǎn)器后兩束光的電場振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)接近90度，反向進(jìn)入偏振分光器后兩束光被在空間重新合并，而兩束光中旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振分量光則被在空間拉大角度和距離，無法沿主光路傳輸，消除了旋轉(zhuǎn)角偏離90度的沿旋轉(zhuǎn)角度色散方向的偏振光分量對主光路光偏振態(tài)的影響，實(shí)現(xiàn)了各種波長都具有相同的偏振態(tài)輸出。
【文檔編號(hào)】G02B27/28GK103777361SQ201310646181
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】陳思思 申請人:匠研光學(xué)科技（上海）有限公司