专利名称：2次90°旋转熔接的起偏光纤谐振腔的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤谐振腔，尤其涉及ー种2次90°旋转熔接的起偏光纤谐振腔。
背景技术：
保偏光纤谐振腔是谐振式光纤陀螺的核心敏感部件，将ー个2X2保偏光纤耦合器的ー个输出端，反馈连接到与其对应的输入端，就构成了ー个最基本的反射式谐振腔结构。本征偏振态(Eigenstate of polarization, ES0P)指在光纤谐振腔中传输一周后仍保持不变的偏振态。光纤谐振腔通常包括两个ESOPs。保偏光纤耦合器的缺陷(偏振串扰以及偏振不相关损耗)和保偏光纤双折射对温度的敏感，导致了两个ESOPs相互耦合，不仅在幅度上相互叠加，而且相互干渉，在谐振式光纤陀螺中引入了极大的偏振噪声。为克服偏振噪声的影响，多种结构的光纤谐振腔被提出。概括而论，这些光纤谐振腔可分为两类一类是偏振旋转的光纤谐振腔，一类是起偏的光纤谐振腔。偏振旋转的光纤谐振腔，通过一次或两次90度旋转熔接，保持两个ESOPs的相对稳定，抑制偏振噪声对温度的敏感性。一次90度旋转熔接在腔内激励起两个相等的ESOPs，引入了较大的偏振干涉噪声，以及可能的次生Kerr效应。两次90度旋转熔接能在某个特定的温度点，只激励起某个ESOP的谐振，但是无法在全温范围内抑制偏振噪声。起偏的光纤谐振腔，通过在腔内加入偏振器件，抑制某个ESOP的谐振，但是仍会引入较大的偏振噪声。因此说，当前的光纤谐振腔无法有效地抑制谐振式光纤陀螺的偏振噪声。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供ー种2次90°旋转熔接的起偏光纤谐振腔。ー种2次90°旋转熔接的起偏的反射光纤谐振腔包括第一保偏光纤耦合器、第一90°旋转熔接点、第三尾纤、第二起偏器、第四尾纤、第二 90°旋转熔接点；第一保偏光纤耦合器包括第一尾纤、第二尾纤、第三尾纤、第四尾纤；由第一尾纤、第一 90°旋转熔接点、第三尾纤、第二起偏器、第四尾纤、第二 90°旋转熔接点和第二尾纤组合光纤环。所述光纤环中的第一尾纤与第一 90°旋转熔接点之间连接有第一起偏器，或者所述光纤环中的第二尾纤与第二 90°旋转熔接点之间连接有第三起偏器，或者所述光纤环中的第一尾纤与第一 90°旋转熔接点之间连接有第一起偏器，同时第二尾纤与第二 90°旋转熔接点之间连接有第三起偏器。所述的第一尾纤、第二尾纤的长度之和与第三尾纤、第四尾纤的长度之和相等，误差在Icm内；或者第一尾纤、第二尾纤、第三尾纤、第四尾纤的长度相等，误差在Icm内。另ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔，其特征在于包括第二保偏 光纤耦合器、第三90°旋转熔接点、第五起偏器、第三保偏光纤耦合器、第四90°旋转熔接点；第二保偏光纤耦合器包括第七尾纤、第十尾纤、第十一尾纤、第十二尾纤；第三保偏光纤耦合器包括第八尾纤、第九尾纤、第十三尾纤、第十四尾纤；由第二保偏光纤耦合器、第三90°旋转熔接点、第五起偏器、第三保偏光纤耦合器、第四90°旋转熔接点组成光纤环。所述光纤环中的第七尾纤与第三90°旋转熔接点之间连接有第四起偏器，或者所述光纤环中的第九尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第六起偏器，或者所述光纤环中的第十尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第七起偏器。所述光纤环中的第七尾纤与第三90°旋转熔接点之间连接有第四起偏器，同时第九尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第六起偏器；或者第七尾纤与第三90°旋转熔接点之间连接有第四起偏器，同时第十尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第七起偏器；或者第九尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第六起偏器，同时第十尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第七起偏器。所述光纤环中的第七尾纤与第三90°旋转熔接点之间连接有第四起偏器，第九尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第六起偏器，第十尾纤与第四90°旋转熔接点之间连接有第七起偏器。
所述的第七尾纤、第十尾纤的长度之和与第八尾纤、第九尾纤的长度之和相等，误差在Icm内；或者第七尾纤、第十尾纤、第八尾纤、第九尾纤的长度相等，误差在Icm内。本发明与现有技术相比具有的有益效果I)本发明利用了 2次90°旋转熔接腔和起偏腔的各自优点，共同作用产生了新的优良特性。本发明补偿了腔内保偏光纤的双折射，降低了光纤谐振腔对温度的敏感，约束了两个ESOPs在快轴或者慢轴工作，只激发起ー个ESOP的谐振，抑制了偏振引入的幅度噪声和干涉噪声。2)相比于仅使用2次90°旋转熔接的光纤谐振腔，本发明可以在全温范围内保持ESOPs的稳定，避免了 ESOPs之间的相互耦合，保持了主谐振的稳定。2次90°旋转熔接腔对熔接点2侧的光纤长度差有特殊的要求，而本发明只要熔接点两侧的光纤长度误差在Icm之内，极大地降低了制腔的难度。3)相比于仅使用腔内起偏的光纤谐振腔，本发明的腔内总双折射小，克服了腔内起偏光纤谐振腔对偏振噪声抑制能力不够的问题，有效解决了谐振式光学陀螺的偏振噪声。
图I是ー种2次90°旋转熔接的起偏的反射光纤谐振腔；图2是另ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔；图中第一保偏光纤f禹合器I、第一尾纤2、第一起偏器3、第一 90°旋转熔接点4、第三尾纤5、第二起偏器6、第四尾纤7、第二 90 °旋转熔接点8，第三起偏器9、第二尾纤10、第五尾纤11、第六尾纤12、第二保偏光纤稱合器13、第七尾纤14、第四起偏器15、第三90°旋转熔接点16、第五起偏器17、第八尾纤18、第三保偏光纤稱合器19、第九尾纤20、第六起偏器21、第四90°旋转熔接点22、第七起偏器23、第十尾纤24、第i^一尾纤25、第十二尾纤26、第十三尾纤27、第十四尾纤28。
具体实施例方式如图I所示，ー种2次90°旋转熔接的起偏的反射光纤谐振腔包括第一保偏光纤耦合器I、第一 90°旋转熔接点4、第三尾纤5、第二起偏器6、第四尾纤7、第二 90°旋转熔接点8 ;第一保偏光纤耦合器I包括第一尾纤2、第二尾纤10、第三尾纤11、第四尾纤12 ;由第一尾纤2、第一 90°旋转熔接点4、第三尾纤5、第二起偏器6、第四尾纤7、第二 90°旋转熔接点8和第二尾纤10组合光纤环。所述光纤环中的第一尾纤2与第一 90°旋转熔接点4之间连接有第一起偏器3，或者所述光纤环中的第二尾纤10与第二 90°旋转熔接点8之间连接有第三起偏器9，或者所述光纤环中的第一尾纤2与第一 90°旋转熔接点4之间连接有第一起偏器3，同时第二尾纤10与第二 90°旋转熔接点8之间连接有第三起偏器9。当第一保偏光纤耦合器I处的入 射光是慢轴起偏时，第二起偏器6为快轴起偏通光，第一起偏器3和第三起偏器9为慢轴起偏通光；当第一保偏光纤稱合器I处的入射光是快轴起偏时，第二起偏器6为慢轴起偏通光，第一起偏器3和第三起偏器9为快轴起偏通光。起偏器在腔内把ESOPs约束在快轴或者慢轴上，同时抑制了某个ESOP的谐振，使得腔内只激励起ー个ESOP的谐振。所述的第一尾纤2、第二尾纤10的长度之和与第三尾纤5、第四尾纤7的长度之和相等，误差在Icm内；或者第一尾纤2、第二尾纤10、第三尾纤5、第四尾纤7的长度相等，误差在Icm内。熔接点两侧的光纤长度误差控制在Icm之内，能有效地补偿保偏光纤引入的双折射，降低了光纤谐振腔对温度的敏感性。如图2所示，另ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔包括第二保偏光纤耦合器13、第三90°旋转熔接点16、第五起偏器17、第三保偏光纤耦合器19、第四90°旋转熔接点22 ;第二保偏光纤耦合器13包括第七尾纤14、第十尾纤24、第十一尾纤25、第十二尾纤26 ;第三保偏光纤耦合器19包括第八尾纤18、第九尾纤20、第十三尾纤27、第十四尾纤28 ;由第二保偏光纤耦合器13、第三90°旋转熔接点16、第五起偏器17、第三保偏光纤稱合器19、第四90°旋转熔接点22组成光纤环。所述光纤环中的第七尾纤14与第三90°旋转熔接点16之间连接有第四起偏器15，或者所述光纤环中的第九尾纤20与第四90°旋转熔接点22之间连接有第六起偏器21，或者所述光纤环中的第十尾纤24与第四90°旋转熔接点22之间连接有第七起偏器23。所述光纤环中的第七尾纤14与第三90°旋转熔接点16之间连接有第四起偏器15，同时第九尾纤20与第四90°旋转熔接点22之间连接有第六起偏器21 ;或者第七尾纤14与第三90°旋转熔接点16之间连接有第四起偏器15，同时第十尾纤24与第四90°旋转熔接点22之间连接有第七起偏器23 ;或者第九尾纤20与第四90°旋转熔接点22之间连接有第六起偏器21，同时第十尾纤24与第四90°旋转熔接点22之间连接有第七起偏器23。所述光纤环中的第七尾纤14与第三90°旋转熔接点16之间连接有第四起偏器15，第九尾纤20与第四90°旋转熔接点22之间连接有第六起偏器21，第十尾纤24与第四90°旋转熔接点22之间连接有第七起偏器23。若光在第二保偏光纤耦合器13处入射且慢轴偏振，那么第四起偏器15和第七起偏器23慢轴起偏通光，第五起偏器17和第六起偏器21快轴起偏通光；若光在第二保偏光纤耦合器13处入射且快轴偏振，那么第四起偏器15和第七起偏器23快轴起偏通光，第五起偏器17和第六起偏器21慢轴起偏通光。若光在第三保偏光纤耦合器19处入射且快轴偏振，那么第四起偏器15和第七起偏器23慢轴起偏通光，第五起偏器17和第六起偏器21快轴起偏通光；若光在第三保偏光纤耦合器19处入射且慢轴偏振，那么第四起偏器15和第七起偏器23快轴起偏通光，第五起偏器17和第六起偏器21慢轴起偏通光。起偏器在腔内把ESOPs约束在快轴或者慢轴上，同时抑制了某个ESOP的谐振，使得腔内只激励起ー个ESOP的谐振。所述的第七尾纤14、第十尾纤24的长度之和与第八尾纤18、第九尾纤20的长度之和相等，误差在 Icm内；或者第七尾纤14、第十尾纤24、第八尾纤18、第九尾纤20的长度相等，误差在Icm内。熔接点两侧的光纤长度误差控制在Icm之内，能有效地补偿保偏光纤弓I入的双折射，降低了光纤谐振腔对温度的敏感性。图I和图2所述的起偏器包括单偏振光纤、金属镀膜的在线起偏器以及45°光纤光栅起偏器等一切形式的光纤起偏器；光纤起偏器可以熔接在尾纤上也可以直接做在尾纤上，成为尾纤的一部分。
权利要求
1.ー种2次90°旋转熔接的起偏的反射光纤谐振腔，其特征在于包括第一保偏光纤耦合器(I)、第一 90°旋转熔接点(4)、第三尾纤(5)、第二起偏器￠)、第四尾纤(7)、第二90°旋转熔接点(8);第一保偏光纤耦合器(I)包括第一尾纤(2)、第二尾纤(10)、第三尾纤(11)、第四尾纤(12);由第一尾纤(2)、第一 90°旋转熔接点(4)、第三尾纤(5)、第二起偏器出)、第四尾纤(7)、第二 90°旋转熔接点(8)和第二尾纤(10)组合光纤环。
2.根据权利要求I所述的ー种2次90°旋转熔接的起偏的反射光纤谐振腔，其特征在 于所述光纤环中的第一尾纤(2)与第一 90°旋转熔接点(4)之间连接有第一起偏器(3)，或者所述光纤环中的第二尾纤(10)与第二 90°旋转熔接点(8)之间连接有第三起偏器(9)，或者所述光纤环中的第一尾纤(2)与第一 90°旋转熔接点(4)之间连接有第一起偏器(3)，同时第二尾纤(10)与第二 90°旋转熔接点(8)之间连接有第三起偏器(9)。
3.根据权利要求I所述的ー种2次90°旋转熔接的起偏的反射光纤谐振腔，其特征在于所述的第一尾纤(2)、第二尾纤(10)的长度之和与第三尾纤(5)、第四尾纤(7)的长度之和相等，误差在Icm内；或者第一尾纤(2)、第二尾纤(10)、第三尾纤(5)、第四尾纤(7)的长度相等，误差在Icm内。
4.ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔，其特征在于包括第二保偏光纤耦合器(13)、第三90°旋转熔接点(16)、第五起偏器(17)、第三保偏光纤耦合器(19)、第四90°旋转熔接点(22);第二保偏光纤耦合器(13)包括第七尾纤(14)、第十尾纤(24)、第十一尾纤(25)、第十二尾纤(26);第三保偏光纤耦合器(19)包括第八尾纤(18)、第九尾纤(20)、第十三尾纤(27)、第十四尾纤(28);由第二保偏光纤耦合器(13)、第三90°旋转熔接点(16)、第五起偏器(17)、第三保偏光纤耦合器(19)、第四90°旋转熔接点(22)组成光纤环。
5.根据权利要求4所述的ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔，其特征在于所述光纤环中的第七尾纤(14)与第三90°旋转熔接点(16)之间连接有第四起偏器(15)，或者所述光纤环中的第九尾纤(20)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第六起偏器(21)，或者所述光纤环中的第十尾纤(24)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第七起偏器(23)。
6.根据权利要求4所述的ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔，其特征在于所述光纤环中的第七尾纤(14)与第三90°旋转熔接点(16)之间连接有第四起偏器(15)，同时第九尾纤(20)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第六起偏器(21);或者第七尾纤(14)与第三90°旋转熔接点(16)之间连接有第四起偏器(15)，同时第十尾纤(24)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第七起偏器(23);或者第九尾纤(20)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第六起偏器(21)，同时第十尾纤(24)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第七起偏器23。
7.根据权利要求4所述的ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔，其特征在于所述光纤环中的第七尾纤(14)与第三90°旋转熔接点(16)之间连接有第四起偏器(15)，第九尾纤(20)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第六起偏器(21)，第十尾纤(24)与第四90°旋转熔接点(22)之间连接有第七起偏器(23)。
8.根据权利要求4所述的ー种2次90°旋转熔接的起偏的透射光纤谐振腔，其特征在于所述的第七尾纤(14)、第十尾纤(24)的长度之和与第八尾纤(18)、第九尾纤(20)的长度之和相等，误差在Icm内；或者第七尾纤(14)、第十尾纤(24)、第八尾纤(18)、第九尾纤(20)的长度相等 ，误差在Icm内。
全文摘要
本发明公开了一种2次90°旋转熔接的起偏光纤谐振腔。它包括第一保偏光纤耦合器、第一90°旋转熔接点、第三尾纤、第二起偏器、第四尾纤、第二90°旋转熔接点；第一保偏光纤耦合器包括第一尾纤、第二尾纤、第三尾纤、第四尾纤；由第一尾纤、第一90°旋转熔接点、第三尾纤、第二起偏器、第四尾纤、第二90°旋转熔接点和第二尾纤组合光纤环。本发明补偿了谐振腔的双折射，抑制了一个本征偏振态的谐振，避免了本征偏振态之间的相互耦合，提高了谐振式光纤陀螺全温范围内的温度稳定性，具有重要的科学意义与应用价值。
文档编号G02B6/27GK102645704SQ20121010366
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者俞旭辉, 金仲和, 马慧莲 申请人:浙江大学