一种用于光纤光路的光功率稳定装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于光纤光路的光功率稳定装置，属于光学工程技术领域。


背景技术：

2.在通过调制光功率来感知信号的传感应用中，高质量、输出功率稳定的光源是提高信噪比的关键。大多数情况下，光源的强度噪声是整个系统的噪声的主要组成部分。光源的噪声种类及形成原因广泛，且根据材料、使用条件、周围环境的不同而发生变化。针对性地找出并消除每一类噪声十分困难，且有些本征噪声是与生俱来的，无法消除。然而光功率稳定器很好地解决了这一问题：通过探测光强(功率)的变化，动态调整光路的衰减，来使光路的输出功率保持稳定。目前，使用电光材料的光功率稳定器已经十分成熟，但现有的光功率稳定器都是基于自由空间光路设计的，光源射出的光由分光镜分出，一路接入接收器探测功率，另一路穿过电光材料进行调制并输出。该类装置对于自由空间光路十分友好，但对于光纤光路的应用存在诸多不便，主要有以下几个方面：(1)激光器出射光需要进入自由空间并准直，这对于某些输出端为光纤的激光器的使用产生了不便。(2)光需要从稳定器的输出端耦合进光纤。(3)系统便携性差、封闭性差。上述问题直接影响了光纤传感的应用场景。
3.此外，一部分现有的光功率稳定器在光纤与光纤的接口中加入耦合器和机械式的衰减器来监测和调整光功率。但该装置受震动和应力影响较大，在相对恶劣的条件下稳定性较差，同时该装置体积和质量相对较大，且成本较高。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种用于光纤光路的光功率稳定装置，能够解决现有光功率稳定装置需要有自由光路部分转接、且整个结构体积较大、需要精密机械结构的问题。
5.本实用新型提供了一种用于光纤光路的光功率稳定装置，包括：光传导单元、液晶单元、分束单元和调控单元；所述光传导单元与光源、所述液晶单元和所述分束单元之间均采用传输光纤连接；
6.所述光传导单元用于接收所述光源出射的光束，并将所述光束传导至所述液晶单元；
7.所述液晶单元用于对所述光束进行强度调制，并将调制后光束反射回所述光传导单元；
8.所述光传导单元还用于将调制后光束传导至所述分束单元；
9.所述分束单元用于将调制后光束分成探测光束和输出光束；
10.所述调控单元与所述分束单元采用传输光纤连接，用于接收所述探测光束，并根据所述探测光束生成电压调控信号，以控制所述液晶单元的调制光功率。
11.可选的，所述调控单元包括：
12.探测器，用于接收所述探测光束，并检测出所述探测光束的实际光功率；
13.控制器，用于根据所述实际光功率和预设光功率的差值，生成电压调控信号，以控
制所述液晶单元的调制光功率。
14.可选的，所述液晶单元包括：透明导电薄膜、反射镜，以及夹设在所述透明导电薄膜和所述反射镜之间的液晶池；
15.所述透明导电薄膜用于透射入射光束；
16.所述液晶池用于改变入射光束的偏振方向，得到偏振光；
17.所述反射镜用于将所述偏振光再次反射回所述液晶池；
18.所述液晶池的两端分别连接有电极，所述电极与所述控制器采用导线连接；所述控制器用于根据所述电压调控信号控制所述电极上的电压。
19.可选的，所述液晶单元还包括偏振片；所述偏振片贴附在所述透明导电薄膜远离所述液晶池的表面，用于将入射光束转化为线偏光。
20.可选的，所述光传导单元为环形器。
21.可选的，所述传输光纤为保偏光纤。
22.可选的，所述透明导电薄膜为ito薄膜。
23.可选的，所述分束单元为分束器。
24.可选的，所述控制器为pid控制器。
25.本实用新型能产生的有益效果包括：
26.本实用新型提供的用于光纤光路的光功率稳定装置，该装置可以用于全光纤光路中，无需在自由空间转接。并且该装置拥有体积小、造价低、结构简单，且无需精密机械结构等优点。此外，该装置中传输光纤采用保偏光纤，因此入射光可以是线偏振、圆偏振或非偏振中任一种，此时输出都可以获得固定角度的线偏振光。
附图说明
27.图1为本实用新型实施例提供的光功率稳定装置结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例提供的液晶单元结构示意图。
29.部件和附图标记列表：
30.10、光源；11、光传导单元；12、液晶单元；121、透明导电薄膜；122、反射镜；123、液晶池；124、电极；125、偏振片；13、分束单元；14、探测器；15、控制器。
具体实施方式
31.下面结合实施例详述本实用新型，但本实用新型并不局限于这些实施例。
32.本实用新型实施例提供了一种用于光纤光路的光功率稳定装置，如图1和图2所示，包括：光传导单元11、液晶单元12、分束单元13和调控单元；光传导单元11与光源10、液晶单元12和分束单元13之间均采用传输光纤连接。
33.光传导单元11用于接收光源10出射的光束，并将光束传导至液晶单元12。
34.其中，光传导单元11可以为环形器。环形器具有三个端口，分别与光源10、液晶单元12和分束单元13连接。
35.液晶单元12用于对光束进行强度调制，并将调制后光束反射回光传导单元11。
36.光传导单元11还用于将调制后光束传导至分束单元13。
37.光源10出射的光束进入环行器传导到液晶单元12中，液晶单元12强度调制光束后
并反射回环行器，再由环形器射入分束单元13。
38.分束单元13用于将调制后光束分成探测光束和输出光束。在实际应用中，分束单元13可以为分束器。
39.调控单元与分束单元13采用传输光纤连接，用于接收探测光束，并根据探测光束生成电压调控信号，以控制液晶单元12的调制光功率。
40.其中，调控单元包括：
41.探测器14，用于接收探测光束，并检测出探测光束的实际光功率。其中，探测器14可以为现有技术中的光电探测器。
42.控制器15，用于根据实际光功率和预设光功率的差值，生成电压调控信号，以控制液晶单元12的调制光功率。其中，预设光功率为预先设置的功率值，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定，本实用新型实施例对此不做限定。本实用新型实施例对于控制器15的类型亦不做限定，在实际应用中，控制器15可以选用pid(proportion integration differentiation，比例-积分-微分)控制器。
43.分束器将调制后光束分为两路，一路输出功率稳定后的光，另一路接入探测器14，探测器14探测到的信号传入控制器15中，由控制器15对比预设光功率与实际光功率的差，并计算输出电压调控信号以控制液晶单元12调制光功率。最终，整套系统形成一个负反馈系统。
44.进一步的，如图2所示，液晶单元12包括：透明导电薄膜121、反射镜122，以及夹设在透明导电薄膜121和反射镜122之间的液晶池123。
45.透明导电薄膜121用于透射入射光束；在本实用新型实施例中，透明导电薄膜121可以为ito(indium tin oxide，氧化铟锡)薄膜。
46.液晶池123用于改变入射光束的偏振方向，得到偏振光。
47.反射镜122用于将偏振光再次反射回液晶池123。
48.液晶池123的两端分别连接有电极124，电极124与控制器15采用导线连接；控制器15用于根据电压调控信号控制电极124上的电压。
49.在实际应用中，液晶单元12还可以包括偏振片125；偏振片125贴附在透明导电薄膜121远离液晶池123的表面，用于将入射光束转化为线偏光。
50.参考图2所示，光束由传输光纤传输到液晶单元12中，具体的，首先经过衍射扩束后穿过加有偏振片125的透明ito，并进入液晶池123中，此时透过的光线转化为线偏振光，并与偏振片125的偏光角度保持一致。液晶池123中的液晶根据电极124两端施加的电压不同会偏转不同角度，从而改变偏振光的偏振方向。经过反射镜122反射后的偏振光再次被液晶旋转并由相同路径出射，再次经过偏振片125时，依据偏振角度改变量不同，光功率的衰减也不同。综上所述，可以通过改变施加在电极124两端的电压来调制光束的光功率，并使得出射光保持固定的偏振。
51.本实用新型实施例中的传输光纤可以选用保偏光纤，这样入射光可以是线偏振、圆偏振或非偏振中任一种，此时输出都可以获得固定角度的线偏振光。
52.需要说明的是，若传输光纤选用保偏光纤，则液晶单元12的结构中可以去掉偏振片125；若传输光纤选用普通光纤，则液晶单元12的结构中可以保留偏振片125。
53.在本实用新型实施例中，液晶单元12作为执行器，根据控制器15的指令调制光功
率。而控制器15作为核心器件，可以根据探测器14接收到的功率信息及其变化，计算出用于驱动液晶单元12的电压调控信号。此时，整个系统构成一个反馈网络。
54.本实用新型提供的用于光纤光路的光功率稳定装置，该装置可以用于全光纤光路中，无需在自由空间转接。并且该装置拥有体积小、造价低、结构简单，且无需精密机械结构等优点。此外，该装置中传输光纤采用保偏光纤，因此入射光可以是线偏振、圆偏振或非偏振中任一种，此时输出都可以获得固定角度的线偏振光。
55.以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。