專利名稱：光纖磁光探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光纖磁光探測裝置。
背景技術(shù)：
磁光晶體廣泛應(yīng)用在光纖通信中的光強、光路控制中、以及其
他領(lǐng)域的》茲場和電流測量中。石榴石,茲光晶體是目前應(yīng)用比4交廣泛的 一種磁光晶體，下面以石榴石石茲光晶體進行舉例說明。
多晶的石榴石磁光晶體內(nèi)部多數(shù)情況下會形成條形狀復(fù)合磁疇結(jié)構(gòu)。圖1示出了單晶的石榴石磁光晶體的^茲疇結(jié)構(gòu)微觀圖；圖2示出了單晶的石榴石磁光晶體的磁疇結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，
即使是單晶的石榴石磁光晶體，通常情況下內(nèi)部也會形成條形狀復(fù)合》茲疇結(jié)構(gòu)。^r圖2所示，多凄t情況下，相鄰的不茲疇/茲化方向相反垂直于晶體表面。
當在外磁場作用下，磁光晶體的相鄰磁疇區(qū)域隨著外磁場的強度和方向變4匕， 一種相對;也變大而另一種相^";也變小。當外f茲場超過該材沖牛的確々包和》茲場時，復(fù)合^茲疇轉(zhuǎn)變?yōu)閱我环较颉菲?t的單一均勻石茲疇。而當外；茲場強度減小時，復(fù)合》茲疇又重新形成。當外f茲場拍吏消時，兩種》茲疇區(qū)i或相對均衡。這樣的過考呈對應(yīng)了晶體不同的》茲光效應(yīng)及強度變化，從而形成各類應(yīng)用。圖3示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的光纖^磁光探頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括輸入光纖6、輸入光準直器5a、第一偏振分光器3d、磁光晶體1、 1/2波片2、第二偏振分光器3e、輸出光準直器5b、輸出光纖7。
該光纖》茲光探頭裝置采用光偏振處理，對所述的光正交偏振分量進4亍分波、》茲光感應(yīng)、合波處理。
其中，在法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器后設(shè)置波片，波片用于對法拉第磁
應(yīng)，偏4^險測對兩正交偏4展分量同時、等量進4??；第一偏l展分光器3d和第二偏4展分光器3e由單軸晶體制成，能把兩個相互正交的偏振光分開一定的角度；當光通過第一偏振分光器3d后，它被分成偏振面相互正交兩束，兩束光的傳播方向成一個小的角度同時通過磁光晶體1和1/2波片2;當它們到達第二偏振分光器3e后，每束光中偏振面相對于第一偏振分光器3d產(chǎn)生的原始偏振面轉(zhuǎn)90。的分量傳播方向?qū)⒆円恢?，盡管兩束之間還有一微小的空間分離，它們還是可以祐^敘出光準直器5b和輸出光纖7等量才妄收，而其它分量將被隔離在輸出光纖7以外。
如果應(yīng)用石榴石磁光晶體作為法拉第旋光器，當光的入射偏振
態(tài)和^r偏偏振器的光軸成一角度"時，#:測到的光強隨被測》茲場變
化符合下式描述
f i/、
'cc厶r (2cosacos^)2+(2sirmsin-)2(l-《+《一)+ 2
l仏J
sin 2a sin 2-
(4)
式中/表示光源光強，r光學(xué)系統(tǒng)透過率，^是晶體的法拉第旋
轉(zhuǎn)角，a入射偏振面與檢測偏振器的夾角，應(yīng)用中a、 ^般接近45。；
67/是被測/磁場，/^是晶體的飽和;茲場，《是一參數(shù)用來描述4冊狀》茲 疇結(jié)構(gòu)形成的光的干涉程度。
然而在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，f茲光晶體例如石榴石 磁光晶體特性^和/^一般會隨溫度變化而變化，這將使測量結(jié)果隨 溫度而變化，因此產(chǎn)生了溫度誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種光纖磁光探測裝置，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的 溫度誤差問題。
在本發(fā)明的實施例中，提供了一種光纖^茲光探測裝置，包括 導(dǎo)光輸入部分，用于導(dǎo)入偏振光；法拉第^茲光旋轉(zhuǎn)器，其是,茲光晶 體，用于隨著磁場變化而影響偏振光的光強；導(dǎo)光輸出部分，用于 導(dǎo)出偏振光；還包括補償單元，用于對導(dǎo)入的偏4展光進行旋轉(zhuǎn)， 以避免近零失敏，并補償^茲光晶體的溫度誤差，其設(shè)置在導(dǎo)光輸入 部分與法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器之間，或者設(shè)置在法拉第f茲光旋轉(zhuǎn)器與導(dǎo) 光輸出部分之間。
可選的，在上述的光纖磁光探測裝置中，導(dǎo)光輸入部分包括 輸入光纖，用于輸入光束；輸入光準直器，用于將輸入光束準直； 第一偏振分光器，用于將光束分成兩束平4亍光，其偏振態(tài)相互正交。
可選的，在上述的光纖磁光探測裝置中，導(dǎo)光輸出部分包括 第二偏振分光器，用于將兩束平行光合并；輸出光準直器，用于將 合并的光束準直；輸出光纖，用于輸出準直光束。
可選的，在上述的光纖石茲光4罙測裝置中， 一磁光晶體是石榴石f茲 光晶體。
7可選的，在上述的光纖^茲光#:測裝置中，補償單元是波片系統(tǒng)。
可選的，在上述的光纖磁光探測裝置中，波片系統(tǒng)包括第一 波片，其是厚的多周期1/4波片；第二波片，普通零級的l/4波片。
可選的，在上述的光纖z磁光4笨測裝置中，第一波片的光軸與的 第一偏光分光器的晶體光軸成45°角；第二波片的光軸與第一偏光 分光器的晶體光軸平行或垂直。
可選的，在上述的光纖f茲光4笨測裝置中，第一波片的雙折射位 相差在參考溫度下是U+7/"乂， A為厚度系數(shù)，其數(shù)值是第一波片 的厚度所容納的偏振光的整波數(shù)量；A是偏振光的波長；其中，第 一波片的厚度隨溫度影響而變化，乂人而導(dǎo)致A變4匕，進而^f吏雙4斤射 位相差變化，以產(chǎn)生溫度補償效果。
可選的，在上述的光纖磁光探測裝置中，根據(jù)磁光晶體的溫度 系數(shù)和第一波片的溫度系數(shù)，來選取笫一波片的厚度。
可選的，在上述的光纖磁光探測裝置中，當溫度變化時，磁光 晶體的法拉第轉(zhuǎn)角變化zl^;第一波片的雙折射4立相差的S走轉(zhuǎn)角變化 第一波片的厚度被選取為使得/1"=^^。
上述實施例的光纖,茲光^:測裝置增加了補償單元，能將由于溫 度變化而造成的測量誤差進行補償，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)的溫度誤 差問題。


此處所i兌明的附圖用來4是供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申 請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并 不構(gòu)成只十本發(fā)明的不當限定。在附圖中
8圖1示出了單晶石榴石》茲光晶體的^茲疇結(jié)構(gòu)孩"見圖2示出了單晶石榴石；茲光晶體的》茲疇結(jié)構(gòu)示意圖3示出了根據(jù)相關(guān)技術(shù)的光纖磁光探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖4示出了才艮據(jù)本發(fā)明一個實施例的光纖》茲光^罙測裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另 一實施例的光纖磁光探測裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光纖磁光探測裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖，包括
導(dǎo)光輸入部分IO，用于導(dǎo)入偏4展光；
法拉第》茲光^走轉(zhuǎn)器2,其是磁光晶體，用于隨著石茲場變化而影 響偏4展光的光強；
導(dǎo)光輸出部分30，用于導(dǎo)出偏振光；
補償單元(la和lb),用于對導(dǎo)入的偏振光進行旋轉(zhuǎn)，以避免 近零失敏，并補償磁光晶體的溫度誤差，其設(shè)置在導(dǎo)光輸入部分與 法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器之間，或者設(shè)置在法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器與導(dǎo)光輸出 部分之間。
9該光纖磁光探測裝置增加了補償單元，能將由于溫度變化而造 成的測量誤差進行補償，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)的溫度誤差問題。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的光纖磁光探測裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
如圖4和圖5所示，導(dǎo)光llT入部分包4舌 輸入光纖6，用于輸入光束； 輸入光準直器5a，用于將輸入光束準直；
第一偏振分光器3a、 3d，用于將光束分成兩束平行光，其偏振 態(tài)相互正交。
如圖4和圖5所示，導(dǎo)光輸出部分包括
第二偏振分光器3b、 3e,用于將兩束平行光合并；
輸出光準直器5b，用于將合并的光束準直；
輸出光纖7，用于輸出準直光束。
可選的，在上述的光纖磁光探測裝置中，磁光晶體是石榴石磁 光晶體，石榴石磁光晶體是目前應(yīng)用比較廣泛的 一種磁光晶體。
法4立第f茲光S走轉(zhuǎn)器是石榴石石茲光晶體。其具有條形狀復(fù)合》茲疇 結(jié)構(gòu)，相鄰的/f茲疇石茲化方向相反與晶體表面垂直當在外f茲場作用 下，相鄰f茲疇區(qū)域隨著外^茲場的強度和方向變化一種相對地變大而 另一種相對地變小，當外^茲場超過該材料的確飽和/茲場時，復(fù)合f茲 疇轉(zhuǎn)變?yōu)閱我环较?；?化的單一均勻f茲疇。而當外》茲場強度減小時，
10復(fù)合;茲疇又重新形成。當外；茲場^敎消時，兩種》茲疇區(qū)i或相對均衡。 所述的》茲化反向的條形^茲疇具有旋轉(zhuǎn)方向相反而等值的法拉第旋 轉(zhuǎn)角^，所述的法拉第旋轉(zhuǎn)角^在工作溫度范圍內(nèi)接近參考溫度下的
轉(zhuǎn)角A，但隨溫度變化而有小量的變化，參考溫度r。下的轉(zhuǎn)角^設(shè)
定為45°。
如圖4和圖5所示，補償單元是波片系統(tǒng)。該波片系統(tǒng)不^f旦以 克服現(xiàn)有技術(shù)中近零失敏的缺點，還可以自動補償溫度漂移造成的 誤差。
上述實施例所采用的光纖,茲光^:頭裝置包括采用光纖導(dǎo)向的 光和法拉第f茲光》走轉(zhuǎn)器，采用光偏振處理，對所述的光正交偏振分 量進行分波、磁光感應(yīng)、合波處理，法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器是石榴石磁
光晶體；法拉第》茲光旋轉(zhuǎn)器前或后設(shè)置波片系統(tǒng)，波片系統(tǒng)用于對 引入法4立第》茲光i走轉(zhuǎn)器兩束輸入光的偏振面進行旋轉(zhuǎn)以避免近零 失敏，而且，該波片系統(tǒng)具有溫度補償功能，能將由于溫度變化而 造成的測量誤差進行補償；偏振檢測對兩正交偏振分量同時、等量 進行。
波片系統(tǒng)包括第一波片la,其是厚的多周期1/4波片；第二 波片lb,普通零級的1/4波片。第一波片和第二波片的位置可以互 換，組成的波片系統(tǒng)和》茲光晶體的位置也可以互換，還可以將f茲光 晶體設(shè)置在第一波片和第二波片之間。
另外，第一波片la和第二波片lb—起構(gòu)成了一個l/2波片， 可以克服現(xiàn)有技術(shù)中近零失敏的缺點。而其中的第一波片還可以起 到溫度補償?shù)淖饔?，下面進行詳細地i兌明。
可選的，第 一波片的光軸與的第 一偏光分光器的晶體光軸成 45°角；第二波片的光軸與第一偏光分光器的晶體光軸平行或垂直?？蛇x的，第一波片的雙折射位相差在參考溫度下是(A+〃^M, A為厚度系數(shù)，其數(shù)值是第一波片的厚度所容納的偏振光的整波數(shù) 量；A是偏振光的波長；其中，第一波片的厚度隨溫度影響而變化， 從而導(dǎo)致A變化，進而使雙折射位相差變化，以產(chǎn)生溫度補償效果。
可選的，才艮據(jù)磁光晶體的溫度系數(shù)和第一波片的溫度系數(shù)，來 選取第一波片的厚度。
可選的，當溫度變化時，磁光晶體的法拉第轉(zhuǎn)角變化zlA第一 波片的雙折射位相差的旋轉(zhuǎn)角變化-zla;第一波片的厚度被選取為
具體來說，其中的波片系統(tǒng)由兩片波片第一波片和第二波片構(gòu) 成。第一波片是厚的多周期1/4波片，其雙折射位相差在參考溫度 下是所用波長1/4波的整數(shù)倍，即U+〃<M, A為整數(shù)。其整體的 雙折射位相差受溫度影響，而且隨厚度增加即A的增加而影響變大。 整數(shù)A可根據(jù)溫度補償?shù)男枰獊磉x取。所述第二波片是普通零級的 1/4波片，其雙折射位相差隨溫度變化可以忽略。所述第一波片的 光軸與的第一偏光分光器的晶體光軸成45°角；所述第二波片的光 軸與第一偏光分光器的晶體光軸平行或垂直。這樣的安排使從第一
正面旋轉(zhuǎn)一角度a。所述的角度a完全由第一波片的位相差決定，在 參考溫度下為"。=45。。
波片系統(tǒng)的溫度補償功能是通過如下的途徑實現(xiàn)的。例如，當 溫度升高時，法拉第轉(zhuǎn)角將從^變小為A+zlA同時，所述波片系 統(tǒng)的對偏振面的凝:轉(zhuǎn)角將/人"e變大為ac-zla;才艮據(jù)石榴石f茲光晶體 的溫度系數(shù)和所用波片材料的溫度系數(shù)選取適當?shù)牡?一 波片厚度 即A整數(shù)，可使兩者對光強變化的影響相互抵消而達到溫度補償效 果。
12以上所述 <又為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā) 明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種光纖磁光探測裝置，其特征在于，包括導(dǎo)光輸入部分，用于導(dǎo)入偏振光；法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器，其是磁光晶體(2)，用于隨著磁場變化而影響所述偏振光的光強；導(dǎo)光輸出部分，用于導(dǎo)出所述偏振光；還包括補償單元(1a、1b)，用于對導(dǎo)入的偏振光進行旋轉(zhuǎn)，以避免近零失敏，并補償所述磁光晶體的溫度誤差，其設(shè)置在所述導(dǎo)光輸入部分與所述法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器之間，或者設(shè)置在所述法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器與所述導(dǎo)光輸出部分之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖磁光探測裝置，其特征在于，所述 導(dǎo)光輸入部分包括輸入光纖(6),用于輸入光束；輸入光準直器(5a),用于將輸入光束準直；第一偏振分光器(3a、 3d),用于將所述光束分成兩束平 4亍光，其偏纟展態(tài)相互正交。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖^茲光探測裝置，其特征在于，所述 導(dǎo)光輸出部分包括第二偏振分光器(3b、 3e)，用于將所述兩束平行光合并；輸出光準直器(5b)，用于將所述合并的光束準直；輸出光纖(7),用于輸出所述準直光束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖磁光探測裝置，其特征在于，所述 磁光晶體是石榴石》茲光晶體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的光纖磁光探測裝置，其特征 在于，所述補償單元是波片系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光纖磁光探測裝置，其特征在于，所述 波片系統(tǒng)包4舌第一波片(la),其是厚的多周期1/4波片；第二波片(lb)，普通零級的l/4波片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖磁光探測裝置，其特征在于，所述第 一波片的光軸與的第 一偏光分光器的晶體光軸成 45。角；所述第二波片的光軸與所述第一偏光分光器的晶體光 軸平4于或垂直。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光纖磁光探測裝置，其特征在于，所述第一波片的雙折射位相差在參考溫度下是(A:+7/";i，A為厚度系數(shù)，其數(shù)值是所述第一波片的厚度所容納的偏 振光的整波數(shù)量；A是偏振光的波長；其中，所述第一波片的 厚度隨溫度影響而變化，從而導(dǎo)致A變化，進而使雙折射位相 差變化，以產(chǎn)生溫度補償效果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖磁光探測裝置，其特征在于，根據(jù)所述i茲光晶體的溫度系數(shù)和所述第 一 波片的溫度系 數(shù)，來選取所述第一波片的厚度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光纖磁光探測裝置，其特征在于，當溫度變化時，所述磁光晶體的法拉第轉(zhuǎn)角變化Z1A所述第一波片的雙折射位相差的旋轉(zhuǎn)角變化-zlcr，所述第 一波片的厚度#皮選取為4吏得」"=」0。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光纖磁光探測裝置，包括導(dǎo)光輸入部分，用于導(dǎo)入偏振光；法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器，其是磁光晶體，用于隨著磁場變化而影響偏振光的光強；導(dǎo)光輸出部分，用于導(dǎo)出偏振光；還包括補償單元，用于對導(dǎo)入的偏振光進行旋轉(zhuǎn)，以避免近零失敏，并補償磁光晶體的溫度誤差，其設(shè)置在導(dǎo)光輸入部分與法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器之間，或者設(shè)置在法拉第磁光旋轉(zhuǎn)器與導(dǎo)光輸出部分之間。本發(fā)明的光纖磁光探測裝置增加了補償單元，能將由于溫度變化而造成的測量誤差進行補償，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)的溫度誤差問題。
文檔編號G01R33/032GK101458312SQ20091005680
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者袁海駿 申請人:上海舜宇海逸光電技術(shù)有限公司