专利名称：一种双偏振光保偏光纤消偏器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保偏光纤消偏器，尤其涉及一种双偏振光保偏光纤消偏器，可 以对输入的双偏振线偏振光进行消偏，属于通信技术领域。
背景技术：
在光纤陀螺中，最初采用的是单模光纤。但是在单模光纤线圈中，由于弯曲、 扭转及外部应力和温度变化，存在两个正交的方向，沿着这两个方向传播的光波的折射 率不同，一般会产生线性双折射、圆双折射或椭圆双折射现象。单模光纤线圈中的双折 射通常呈非均勻和非对称分布，这样，两束反向传播光波在线圈中传播时将会经历不同 的双折射，这种时变的双折射将产生非互易偏振误差。保偏光纤的出现为单模光纤陀螺中的信号衰减和非互易偏振误差提供了一个解 决方案。当一束线偏振光在光纤输入端沿其中一个双折射主轴耦合进光纤时，能在光纤 中保持这种偏振态。虽然由于敏感线圈的保偏光纤很长或熔接点的存在，一部分光会由 于偏振交叉耦合而耦合进正交的偏振态中，但可以通过偏振器消除或减小，从而提高光 纤陀螺的性能。保偏光纤的运用大大促进了光纤陀螺的发展，成为目前实用化闭环光纤 陀螺的主要方案。但是，在工程应用方面，保偏光纤陀螺也存在着一些问题，比如成 本、小型化、抗辐射能力等。其中最大的缺陷是成本高，限制了保偏光纤的应用。于是，消偏问题被提了出来。线偏振光经过消偏器变成消偏光之后，在单模光 纤中传输就不存在双折射的问题。因此，通常将闭环保偏光纤陀螺方案更改为用含有两 个消偏器的单模光纤线圈取代保偏光纤线圈。所谓的双偏振光是指两束互相垂直的线偏振光，它产生的原理如附
图1所示， 即是将保偏光纤中存在的相互垂直偏振的两束光同时射入光纤陀螺。两个偏振方向的光 有相同的传播路径，而且两束线偏光可以携带更多的信息，最终可以提高传感系统的信 息准确度和传输稳定度。此外，如果对双偏振光在光纤陀螺中采取消偏方案进行传输，效果将更好。之 所以要采用双偏振光，原因是为了使消偏后的出射光更加得接近自然光。如果说消偏器 加强了出射光的空间随机性，那么两束偏振光则是加强了时间随机性。最传统的Lyot消偏器原理如附图2所示。当一个线偏振宽带光源与双折射介质 的主轴以45°对准时，输入波列沿两个主轴等分，如果光程大于消偏长度Ld，在输出端 两个波列不再重叠。为了使任何输入偏振态消偏，一个Lyot消偏器实际上由两段折射 率差为Anb的双折射介质组成，第1段长度为I1;第2段被旋转45°，长度为21”为第 1段的2倍。作为输入偏振态的函数，波列首先沿第1段双折射介质的主轴被不均勻地 分解，然后每一个二阶波列沿着旋转后的第2个双折射介质的主轴再次被分解，这一次 是均勻的。在输出端，4个波列不重叠，如果；^〉“，沿每个轴有相同的去相关功率。 这样一种消偏光在普通光纤中传播时，如果残余的光纤双折射不能补偿消偏器产生的延 迟，则仍保持消偏。消偏器得到的消偏光不完全等价于自然非偏振光，非偏振挂光仍保持与传播媒质的双折射无关的完全非偏振，而对于双折射介质的两种正交的偏振在统计 学上总是去相关的。简而言之，两段长度比为1 2的高双折射光纤主轴成45°角熔接，便可构成一 个Lyot光纤消偏器，它使输出光波随机地均勻分布在所有可能的偏振态，偏振随机化程 度与Lyot消偏器的偏振度或与相对45°角的对准误差有关。由于目前的消偏器不能达到 较理想的消偏效果，其所传输的信息量、测量精度以及测量稳定度，还不能很好的满足 某些特殊领域或精读要求很高的测量应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双偏振光保偏光纤消偏器，本发明通过三段保偏光 纤构成的消偏器，会使消偏结果更加理想，消偏光更接近自然光，采用本发明的系统会 有很好的性能。本发明的技术方案为一种双偏振光保偏光纤消偏器，包括长度分别为li、I2和I3的三段保偏光纤，依 次熔融对接所述长度为I1的保偏光纤、长度为I2的保偏光纤和长度为I3的保偏光纤，且后 一段保偏光纤的双折射主轴依次沿同一方向与相邻前一段保偏光纤的双折射主轴成45° 夹角；其中I3 = 4；^、I2 = 21^ AnbI1^Ldc, Δnb为保偏光纤两主轴的折射率之差，Ldc为 光源的去相干长度。所述光源的去相干长度
权利要求
1.一种双偏振光保偏光纤消偏器，包括长度分别为li、I2和I3的三段保偏光纤，依次 熔融对接所述长度为I1的保偏光纤、长度为I2的保偏光纤和长度为I3的保偏光纤，且后一 段保偏光纤的双折射主轴依次沿同一方向与相邻前一段保偏光纤的双折射主轴成45°夹 角；其中I3 = 4；^、I2 = 21^ AnbI1^Ldc, Δnb为保偏光纤两主轴的折射率之差，Lde为光 源的去相干长度。—2
2.如权利要求1所述的消偏器，其特征在于所述光源的去相干长度Zifc=—^~，其中△々WHM 是光源光谱的平均波长，Δ Xfwhm是光源半峰谱宽。
3.如权利要求2所述的消偏器，其特征在于所述光源为双偏振光。
4.如权利要求2所述的消偏器，其特征在于所述光源线偏振光。
5.如权利要求1所述的消偏器，其特征在于所述后一段保偏光纤的双折射主轴依次沿 顺时针方向与相邻前一段保偏光纤的双折射主轴成45°夹角。
6.如权利要求1所述的消偏器，其特征在于所述后一段保偏光纤的双折射主轴依次沿 逆时针方向与相邻前一段保偏光纤的双折射主轴成45°夹角。
全文摘要
本发明公开了一种双偏振光保偏光纤消偏器，属于通信技术领域。本发明的消偏器包括长度分别为l1、l2和l3的三段保偏光纤，依次熔融对接所述长度为l1的保偏光纤、长度为l2的保偏光纤和长度为l3的保偏光纤，且后一段保偏光纤的双折射主轴依次沿同一方向与相邻前一段保偏光纤的双折射主轴成45°夹角；其中l3＝4l1、l2＝2l1、Δnbl1≥Ldc，Δnb为保偏光纤两主轴的折射率之差，Ldc为光源的去相干长度。与现有技术相比，本发明的消偏器得到的消偏光更加接近自然光，消偏结果更加理想；而且结构简单，原理清晰，应用范围广泛。
文档编号G01C19/72GK102023337SQ20091009274
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者余晓琦, 李正斌 申请人:北京大学