专利名称：一种起偏器及包括该起偏器的光纤传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学领域，尤其涉及一种起偏器及包括该起偏器的光纤传感器。
背景技术：
起偏器是一种使非偏振光转换为偏振光的器件，有线偏振起偏器与圆偏振起偏器之分。圆偏振起偏器的作用是使输入光信号转换为圆偏振光输出，而线偏振起偏器的作用是使输入光信号转换为线偏振光输出。根据线偏振起偏器的实现原理的不同，线偏振起偏器又可以分为吸收型线偏振起偏器和分光型线偏振起偏器。分光型线偏振起偏器是利用双折射晶体，如使用尼克尔棱镜或沃拉斯顿棱镜，使输入光信号分成两束光，且至少一束为线偏振光，另一束为线偏振光或部分偏振光，但是其价格较昂贵，出射的线偏振光的插入损耗较大，消光比也较小，制作困难。此处简要解释消光比的概念自然界的光均可以沿相互垂 直的两个方向分解为两个分量，可以认为是振幅的分量，也可以认为是光强或光功率的分量，以光功率为例，消光比则表征这两个方向的光功率的差别大小，差别越大，消光比越大，说明偏振度越大，也说明起偏器的起偏效果越好。吸收型线偏振起偏器是使用偏振片，将与偏振片透光轴方向不一致的偏振光吸收掉，而透射与偏振片透光轴方向相同的偏振光，这种起偏器具有插入损耗小，体积小等优点，但是也经常会遇到消光比小的问题，特别是对于780nm IlOOnm范围的短波长的在线起偏器，其消光比很难做大。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种起偏器，旨在解决传统短波长的起偏器消光比较低的问题。本实用新型是这样实现的，一种起偏器，包括相对设置的输入准直器和输出保偏准直器、位于所述输入准直器和输出保偏准直器之间的起偏器芯，以及套设于所述输入准直器、输出保偏准直器和起偏器芯之外的外封管，所述起偏器芯包括一偏振片，所述输入准直器和输出保偏准直器均包括一光纤和位于所述光纤端部的尾纤以及位于所述尾纤端部的透镜，所述透镜呈柱状且具有两个端面，其中的一个端面与所述尾纤相对且为斜面，另一端面为球面，所述球面的曲率半径为I. 419 I. 475mm ;所述透镜的直径为I. 5 I. 8mm ;所述透镜的长度为2 2. 98mm。作为本实用新型的优选技术方案所述球面的曲率半径为I. 475mm。所述透镜的直径为I. 8mm。所述透镜的长度为2. 98mm。所述输入准直器、输出保偏准直器以及起偏器芯中的偏振片的中心轴在同一直线上。所述输入准直器和输出保偏准直器的光纤均采用保偏光纤。所述输入准直器和输出保偏准直器的保偏光纤的快轴或慢轴方向与所述偏振片的透振方向一致。所述起偏器芯包括相互套接的大玻璃管和小玻璃管，所述偏振片贴设于所述小玻璃管的端部，所述大玻璃管套设于所述输入准直器或输出保偏准直器的透镜上。所述小玻璃管的管壁具有一沿长度方向的缺口使所述大玻璃管与小玻璃管相套接的部分管壁之间形成一可供气体流通的通道。本实用新型的另一目的在于提供一种光纤传感器，包括一起偏器，所述起偏器采用上述的起偏器。本实用新型提供的起偏器通过特殊的透镜设计大幅度的减小了出射光的偏向角，使其接近平行于透镜的光轴传输，使得平行于偏振片透振方向的光功率分量与垂直于透振方向的光功率分量相差较大，进而有效的提高了起偏器的消光比，该起偏器特别适用于各种光纤传感器中，如光纤陀螺，光纤水听器等。
图I是本实用新型实施例中起偏器的结构示意图；图2是本实用新型实施例提及的光以不同偏向角传输时的透振原理示意图；图3是本实用新型实施例中的大、小玻璃管的正视结构示意图；图4-1是传统起偏器中的偏光片的偏转不意图(一)；图4-2是传统起偏器中的偏光片的偏转示意图(二)。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图I示出了本实施例提供的起偏器的结构示意图。该起偏器主要用于获得较高消光比的线偏振光。该起偏器主要包括相对设置的输入准直器I和输出保偏准直器2，在输入准直器I和输出保偏准直器2之间设有起偏器芯
3,起偏器芯3包括一偏振片31,用于将输入的非偏振光转换为线偏振光输出，该起偏器还包括套设于输入准直器I、输出保偏准直器2和起偏器芯3之外的外封管4,其中,输入准直器I和输出保偏准直器2均包括一光纤和位于光纤端部的尾纤以及位于尾纤端部的透镜。如图I所不，输入准直器I包括第一光纤11、第一尾纤12及第一透镜13,输出保偏准直器2包括第二光纤21、第二尾纤22及第二透镜23,其中,第二光纤21为保偏光纤。第一透镜13和第二透镜23的结构相同，均呈柱状并且具有两个端面，其中的一个端面与尾纤相对且为斜面，另一端面为球面。为了提高起偏器的消光比，本实施例对第一、第二透镜的结构进行了特殊设计，具体的，第一透镜13具有第一斜面131和第一球面132，第二透镜23具有第二斜面231和第二球面232。第一、第二球面的曲率半径为I. 419 I. 475mm ;第一、第二透镜的直径为I. 5 I. 8mm ;第一、第二透镜的长度为2 2. 98mm,其中,透镜的长度指两个端面的中心点之间的距离。非偏振光经过第一透镜13后，其偏向角极小，近似沿着第一透镜13的光轴方向传输，该偏向角的大小对消光比的影响很大，结合附图2可以看出，偏向角越小，与偏振片的透振方向平行的光强分量(也可等效于振幅或功率)越大，透过偏振片的光强自然也越大，而与该透振方向垂直的光强分量大小不变，透过量也不变，因此，偏振片透射的两个相互垂直方向的光强分量相差就越大，此时消光比就越大。传统的起偏器，特别是用于短波长的传统起偏器，其光束的偏向角较大，消光比很难做大。因此，本实施例提供的起偏器通过对透镜的形状和参数进行特殊设计后，有效的解决了传统起偏器(特别是用于短波长的起偏器)的消光比较低的问题，同时还可减小插入损耗，对于780 IlOOnm的短波长的光，该起偏器的消光比可以达到30dB以上，该起偏器对光纤传感领域无疑具有很重要的应用价值。在本实施例中，输入准直器I的第一光纤11可米用保偏光纤，这样，输入准直器I成为输入保偏准直器，经过如此设计后，该起偏器的输入端也可以作为输出端使用，非偏振光既可以自输入保偏准直器进入，也可以自输出保偏准直器进入，具有同样的起偏效果，因此该起偏器具有了双向起偏的功能。以下示出采用普通透镜的传统起偏器和采用本实施例所述透镜的起偏器的实验 数据，该数据记录了传统可双向起偏的起偏器与本申请中可双向起偏的起偏器的消光比表I.传统起偏器与本申请起偏器的消光比实验数据
权利要求1.一种起偏器，包括相对设置的输入准直器和输出保偏准直器、位于所述输入准直器和输出保偏准直器之间的起偏器芯，以及套设于所述输入准直器、输出保偏准直器和起偏器芯之外的外封管，所述起偏器芯包括一偏振片，其特征在于，所述输入准直器和输出保偏准直器均包括一光纤和位于所述光纤端部的尾纤以及位于所述尾纤端部的透镜，所述透镜呈柱状且具有两个端面，其中的一个端面与所述尾纤相对且为斜面，另一端面为球面，所述球面的曲率半 径为I. 419 I. 475mm ;所述透镜的直径为I. 5 I. 8mm ;所述透镜的长度为2 2. 98mm。
2.如权利要求I所述的起偏器，其特征在于，所述球面的曲率半径为I.475_。
3.如权利要求2所述的起偏器，其特征在于，所述透镜的直径为1.8mm。
4.如权利要求2所述的起偏器，其特征在于，所述透镜的长度为2.98_。
5.如权利要求I至4任一项所述的起偏器，其特征在于，所述输入准直器、输出保偏准直器以及起偏器芯中的偏振片的中心轴在同一直线上。
6.如权利要求I至4任一项所述的起偏器，其特征在于，所述输入准直器和输出保偏准直器的光纤均米用保偏光纤。
7.如权利要求6所述的起偏器，其特征在于，所述输入准直器和输出保偏准直器的保偏光纤的快轴或慢轴方向与所述偏振片的透振方向一致。
8.如权利要求I至4和7任一项所述的起偏器，其特征在于，所述起偏器芯包括相互套接的大玻璃管和小玻璃管，所述偏振片贴设于所述小玻璃管的端部，所述大玻璃管套设于所述输入准直器或输出保偏准直器的透镜上。
9.如权利要求8所述的起偏器，其特征在于，所述小玻璃管的管壁具有一沿长度方向的缺口使所述大玻璃管与小玻璃管相套接的部分管壁之间形成一可供气体流通的通道。
10.一种光纤传感器，包括一起偏器，其特征在于，所述起偏器采用权利要求I至9任一项所述的起偏器。
专利摘要本实用新型适用于光学领域，提供了一种起偏器及包括该起偏器的光纤传感器，起偏器包括相对设置的输入准直器和输出保偏准直器、位于二者之间的起偏器芯，以及套设于三者之外的外封管，起偏器芯包括一偏振片，输入准直器和输出保偏准直器均包括一光纤和尾纤以及位于尾纤端部的透镜，透镜呈柱状且具有两个端面，其中的一个端面与尾纤相对且为斜面，另一端面为球面，球面的曲率半径为1.419～1.475mm；透镜的直径为1.5～1.8mm；透镜的长度为2～2.98mm。本实用新型提供的起偏器通过特殊的透镜设计大幅度减小了出射光的偏向角，使其接近平行于透镜的光轴传输，有效的提高了起偏器的消光比，该起偏器特别适用于各种光纤传感器中。
文档编号G02B27/28GK202393978SQ201120519539
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者岳超瑜, 朱少军, 李成宽, 李泉, 郭开东 申请人:深圳朗光科技有限公司