一种高消光比旋光器的制作方法

1.本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种高消光比旋光器。


背景技术：

2.目前，旋光器的应用范围已经非常广泛，尤其是在干涉测量、通讯及激光雷达等领域已经得到了广泛的使用，旋光器在改善光纤放大器和光纤激光器等光纤干涉仪的性能时非常有效。当一个旋光器被置于单模光纤的末端时，在光纤任意位置由热扰动或机械扰动引起的偏振态变化的影响都可以被消除。
3.但是普通的旋光器一般采用法拉第旋转片和反射镜组合，这样在使用中受法拉第旋转片本身的旋转角公差、波长变化以及温度变化的影响，旋转器的旋转角将发生变化，无法精确补偿光束的偏振态，将造成实际消光比的下降。


技术实现要素：

4.为克服现有技术中的不足，本发明一种高消光比旋光器，可以解决现有技术中法拉第旋转片旋转角受温度、波长、加工公差影响带来的变化进而导致的消光比下降问题。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高消光比旋光器，其沿光路方向依序包括准直器、偏振分光棱镜对、非互易性45度偏振旋转器和反射镜；所述的准直器光纤端面都分别连接有end-cap或tec光纤；光纤入射的信号光经所述准直器准直后，入射至偏振分光棱镜对；所述偏振分光棱镜对由光轴方向相互垂直的第一双折射晶体楔角片和第二双折射晶体楔角片组成，第一双折射晶体楔角片的光轴平行于竖直面，第二双折射晶体楔角片的光轴垂直于竖直面；所述偏振分光棱镜对将输入信号光的两个正交的偏振分量进行分离，信号光经过偏振分光棱镜对后分为偏振态正交的垂直偏振光与水平偏振光，垂直偏振光与水平偏振光相交点位于所述反射镜表面上，其中垂直偏振光偏振方向垂直竖直面方向，水平偏振光偏振方向平行于竖直面方向；所述非互易性45度偏振旋转器的外围设有磁环，磁环用于给偏振旋转器提供磁场，使得所述非互易性45度偏振旋转器能够实现对偏振方向的非互易性旋转；所述磁环采用c型非闭合磁环；所述非互易性45度偏振旋转器用于对经偏振分光棱镜分离正交的偏振信号光的偏振方向向顺时针进行（45+a）度的旋转，所述反射镜用于反射从偏振旋转器出射的信号光，并再次进入非互易性45度偏振旋转器，经反射镜反射的偏振信号光的偏振方向向逆时针旋转（45+a）度，其中a度角为波长、温度、加工公差带来的多余的旋转角偏差。
6.进一步的，所述第一双折射晶体的楔角为α和β以及平行竖直面的光轴方位角θ，所述第二双折射晶体的楔角为α与γ，其中α=5.3
°
，β=4.5
°
，γ=4.9
°
，θ=49.2
°
。
7.进一步的，所述第一双折射晶体楔角片和第二双折射晶体楔角片通过光胶连接成
一体。
8.进一步的，所述非互易性45度偏振旋转器和磁环替换成自带磁场的旋光晶体。
9.进一步的，所述c型磁环替换成其他非环型闭合磁环。
10.相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：通过设置偏振分光棱镜对，使得偏振旋转器受温度、波长和加工公差等影响带来的偏振光旋转角的偏差得以消除，保证经过旋光器后的信号光能获得高的消光比。
附图说明
11.以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；图1为本发明实施例的结构示意图；图2为本发明实施例的偏振分光棱镜对结构示意图；图3为本发明实施例中垂直偏振光传输示意图；图4为本发明实施例中水平偏振光传输示意图；图5为本发明实施例中磁环和偏振旋转器结构示意图。
具体实施方式
12.实施例1下面结合附图，对本发明的第一实施例技术方案进行具体说明。如图1所示，本发明的一种高消光比旋光器，包括：准直器101、偏振分光棱镜对102、非互易性45度偏振旋转器103和反射镜104。
13.非互易性45度偏振旋转器103的外围设有磁环105，磁环105用于给45度偏振旋转器提供磁场，使得偏振旋转器能够实现对偏振光的非互易性传输。非互易性45度偏振旋转器103和磁环105可以替换成自带磁场的旋光晶体，不需要外加磁铁给其提供磁场。
14.如图5所示，磁环105采用c型非闭合磁环结构，光、旋转片作用导致旋转片上的磁场强度发生变化，变化的磁场产生涡旋电场，采用c型磁环可避免涡旋电场在磁环上形成闭合回路，进而避免涡旋电流导致磁环发热；准直器101光纤端面都分别连接有end-cap或tec光纤，起到对光的扩束作用，这样可以降低光纤头端面的光能量密度，可明显提高激光损伤阈值。
15.如图2所所示：偏振分光棱镜对102由第一双折射晶体楔角片1021和第二双折射晶体楔角片1022光胶而成。第一双折射晶体楔角片1021的光轴平行于竖直面（纸面方向），第二双折射晶体楔角片1022的光轴垂直于竖直面。通过计算第一双折射晶体楔角片1021的楔角α和β以及平行竖直面的光轴方位角θ，以及第二双折射晶体楔角片1022的楔角β和γ，本实施例中，α=5.3
°
，β=4.5
°
，γ=4.9
°
，θ=49.2
°
，可以获得出射的垂直偏振光与水平偏振光交点落在反射镜104表面上。
16.光纤入射的信号光经准直器101准直后，水平入射至偏振分光棱镜对102；所述偏振分光棱镜对102将输入的信号光的两个正交的偏振分量进行分离，信号光经过偏振分光棱镜102后分为偏振态正交的垂直偏振光与水平偏振光，垂直偏振光与水平偏振光相交于偏振分光棱镜对102后方的反射镜104表面上，其中垂直偏振光偏振方向垂直竖直面方向，水平偏振光偏振方向平行于竖直面方向。
17.如图3所示：经偏振分光棱镜对102后分离出来的垂直偏振光的传输光路如下：分离出来的垂直偏振光经非互易性45度偏振旋转器103后偏振方向向顺时针（沿光传输方向观察）旋转（45+a）度，然后入射到反射镜104，经反射镜104反射的信号光再次通过非互易性45度偏振旋转器103后偏振方向向逆时针（沿光传输方向观察）旋转（45+a）度，此时偏振方向总共旋转了（90+2a）度，对于偏振态旋转了（90+2a）度的信号光，仅平行于竖直面方向的分量即水平偏振光分量，可以按照水平偏振光的传输路径反方向传输耦合到准直器；而垂直于竖直面方向的分量光即垂直偏振光反方向传输时角度发生偏折无法耦合到准直器，即消除了旋转器因温度、波长、加工公差等带来的2a的旋光角度偏差，从而提高了消光比。
18.如图4所示：经偏振分光棱镜对102后分离出来的水平偏振光的传输光路如下：分离出来的水平偏振光经所述非互易性45度偏振旋转器103后偏振方向向顺时针（沿光传输方向观察）旋转（45+a）度，然后入射到反射镜104，经反射镜104反射的信号光再次通过非互易性45度偏振旋转器103后偏振方向向逆时针（沿光传输方向观察）旋转（45+a）度，此时偏振方向总共旋转了（90+2a）度，对于偏振态旋转了（90+2a）度的信号光，仅垂直于竖直面方向的分量即垂直偏振光分量，可以按照垂直偏振光的传输路径反方向传输耦合到准直器；而平行于竖直面方向的分量光即垂直偏振光反方向传输时角度发生偏折无法耦合到准直器，即消除了旋转器因温度、波长、加工公差等带来的2a的旋光角度偏差，从而提高了消光比。
19.实施例2其主要结构与实施例1相同，不同之处在于用方形磁块代替了实施例1中的c型磁环为偏振旋光器提供磁场，其它结构和光路都与实施例1所述相同，便不再赘述。
20.上面结合附图对本发明的实施加以描述，但是本发明不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式是示意性而不是加以局限本发明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。