专利名称：利用反射法实现光偏振态旋转的器件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤传感领域，特别是涉及一种利用反射法实现光偏振态旋转的器件。
背景技术：
随着人类对空间认识的深入，空间探测向精细化、多样化和综合化发展。许多探测项目多、周期长、经费强度大的探测计划需要更好的探测手段，对于技术创新的要求比较闻。光纤传感器的工作原理是将光作为信号载体，并通过光纤来传送信号。由于光纤具有良好的传光性能，对光的损耗极低，加之光纤传输光信号的频带非常宽，且光纤本身就是一种敏感元件，所以光纤传感器具有许多其它传统传感器所不及的优良特征。光偏振态旋转器件是光纤传感器的必要组成部分。目前，现有的实现光偏振态旋转的技术主要是透射式和波晶片式两种。其中，透射式，为信号输入组件和信号输出组件分布在旋光组件的两端的 结构，其体积较大，由于信号载体不同，使得信号监控不够稳定 ’波晶片式，为利用相位延迟波片的原理来实现光偏振态旋转，结构复杂且成本较高。
实用新型内容基于此，有必要针对现有技术的缺陷和不足，提供一种光学结构简洁、体积小、性能稳定、成本低的实现光偏振态旋转的器件。为实现本实用新型目的而提供的利用反射法实现光偏振态旋转的器件，包括旋光组件，其特征在于，还包括光反射组件；所述旋光组件和所述光反射组件沿入射光传播方向依次设置；所述旋光组件对入射光和经过所述光反射组件反射的反射光进行偏振态的旋转;所述光反射组件对通过所述旋光组件的入射光进行全反射，并使反射光沿入射光路返回，再次通过所述旋光组件。在其中一个实施例中，所述实现光偏振态旋转的器件还包括光信号输入输出组件；所述光信号输入输出组件和所述旋光组件、所述光反射组件沿入射光传播方向依次设置，向所述旋光组件提供入射光，并接收完成偏振态旋转后的反射光。在其中一个实施例中，所述光信号输入输出组件包括一个光学透镜及一个单光纤头;所述光学透镜设置在所述单光纤头和所述旋光组件之间，对入射光进行准直，对反射光进行汇聚。在其中一个实施例中，所述单光纤头包括一根光纤及一个细孔玻璃管，所述光纤由所述细孔玻璃管中心穿过，形成光出射端和光入射端；[0015]所述光出射端与所述光入射端为同一个端口。在其中一个实施例中,所述旋光组件包括一个磁环及一个法拉第旋光晶体；所述法拉第旋光晶体镶嵌在所述磁环中，所述磁环为所述法拉第旋光晶体提供恒定磁场；所述法拉第旋光晶体对入射光和经所述光反射组件反射的反射光进行偏振态旋转。在其中一个实施例中,所述光反射组件包括一个镀全反射膜的反射镜；通过所述旋光组件完成偏振态第一次旋转的入射光由所述反射镜进行全反射，反射光与入射光光路重合。在其中一个实施例中，所述光学透镜的焦点位于所述单光纤头的光出射端的端面上。本实用新型的有益效果:本实用新型利用反射法实现光偏振态旋转的器件，通过设置光反射组件，使得由光信号输入输出组件入射的光波，在经过旋光组件后，再由光反射组件反射，再次经过所述旋光组件，一正一逆将两次旋光效果叠加，最终从同一个光信号输入输出组件中输出。利用此结构，可实现常用旋光角度，包括并不限于45度、90度等的旋光器的生产制造，其光学结构简洁、体积小、成本低；而且，由于在同一根光纤中传输，不会由于在不同的外界环境影响下产生干涉现象而导致光波能量发生增幅或降幅，性能稳定，非常适用于推广和应用。
图1为本实用新型利用反射法实现光偏振态旋转的器件一个实施例的整体结构示意图；图2a和2b为如图1所示的实施例的功能状态示意图；图3为如图1所示的实施例光路走向示意图及光偏振态旋转的状态示意图。
具体实施方式
本实用新型的利用反射法实现光偏振态旋转的器件的一个实施例，如图1至图3所示。本实用新型利用反射法实现光偏振态旋转的器件，包括旋光组件200，还包括光反射组件300 ；所述旋光组件200和所述光反射组件300沿入射光传播方向依次设置；所述旋光组件200对入射光和经过所述光反射组件300反射的反射光进行偏振态的旋转；所述光反射组件300对通过所述旋光组件200的入射光进行全反射，并使反射光沿入射光路返回，再次通过所述旋光组件200。入射光首先通过所述旋光组件200，完成光偏振态的第一次旋转；所述光反射组件300对入射的经过所述旋光组件200处理后的携带不同偏振态分量的光波进行全反射，并使其保持第一次旋转后的光偏振态，沿入射光路返回，再次通过所述旋光组件200，完成光偏振态的第二次旋转。相当于利用一组旋光组件对光偏振态的旋转进行了两次叠加，可实现常用旋光角度，包括并不限于45度、90度等的旋光器的生产制造，结构简洁、体积小、实用性强。较佳地，作为一个实施例，所述实现光偏振态旋转的器件还包括光信号输入输出组件100 ；所述光信号输入输出组件100和所述旋光组件200、所述光反射组件300沿入射光传播方向依次设置，向所述旋光组件200提供入射光，并接收完成偏振态旋转后的反射光。由于不同光路中的入射光和出射光在外界环境影响下会产生干涉现象，使光波能量发生增幅或降幅，光偏振态也会随机波动，造成监控信号不稳定。入射光和出射光在同一输入输出组件中传输，减小了干涉效应和外部环境变化对光偏振态的影响，从而使器件使用性能更加稳定、可靠。较佳地，作为一个实施例，所述光信号输入输出组件100包括一个光学透镜120及一个单光纤头；所述光学透镜120设置在所述单光纤头和所述旋光组件200之间，对入射光进行准直，对反射光进行汇聚。较佳地，作为一个实施例，所述单光纤头包括一根光纤111及一个细孔玻璃管112，所述光纤111由所述细孔玻璃管112中心穿过，形成光出射端和光入射端；所述光出射端与所述光入射端为同一个端口。在所述光出射端和光入射端进行8度角的研磨抛光与镀大于99%透过率的增透膜的工艺处理，保证光能最小损失的通过所述光纤111进入器件内部。较佳地，作为一个实 施例，所述旋光组件200包括一个磁环210及一个法拉第旋光晶体220 ；所述法拉第旋光晶体220镶嵌在所述磁环210中，所述磁环为所述法拉第旋光晶体220提供恒定磁场；所述法拉第旋光晶体220对入射光和经所述光反射组件300反射的反射光进行偏振态旋转。由于旋光组件本身的特性，即其旋光方向只随附加在它上的磁场的大小和方向的改变而改变，而此处设置的磁环为一个永磁环，磁场的大小和方向基本上不会发生变化。举例说明，如图2所示:入射光第一次经过所述旋光组件，偏振态旋转角度为《，然后经光反射组件反射输出，再次通过所述旋光组件，偏振态旋转角度在之前的旋转角度《上再沿同一方向旋转 ，两次光偏振态旋转的角度相同，最后，出射光的偏振态相对于入射光旋转了 2 w，gp利用一组旋光组件实现2倍的旋光角度。根据需要可对所述旋光组件的设计进行调整进而获得不同的旋光角度。较佳地，作为一个实施例,所述光反射组件300包括一个镀全反射膜的反射镜；通过所述旋光组件200完成偏振态第一次旋转的入射光垂直入射到所述反射镜表面，所述反射镜对其进行全反射，使反射光沿入射光光路返回，而且不改变入射光本身的偏振态特征。较佳地，作为一个实施例，所述光学透镜120的焦点位于所述单光纤头的光出射端的端面上；[0050]入射光从所述光学透镜120的焦点处入射，经过所述光学透镜120后变成平行光射入所述旋光晶体200,进行光偏振态第一次旋转；之后平行光入射反射镜,发生全反射后，继续保持平行光通过所述旋光晶体200进行光偏振态第二次旋转，通过所述光学透镜120的平行光汇聚到所述透镜的焦点处，及光出射端，再次返回所述光信号输入输出组件100。下面以实现90度旋光为例，进行说明，如图3所示:输入光及输出光的S态用实线表示，P态用虚线表示(S态、P态指光的偏振分量，两者在振动方向上相互垂直);光信号输入输出组件100、旋光组件200和光反射组件300沿入射光路依次设置；所述光信号输入输出组件100由光纤(类型为康宁smf_28e单模光纤)111和细孔玻璃管112，以及焦距为1.92mm的光学透镜120组成，所述光学透镜120沿光路设置在旋光组件200与所述光纤111的光出射端之间，并使所述光学透镜120的焦点位于所述光纤111的光出射端的端面上；由所述光纤111的光出射端输入的发散光通过所述光学透镜120变成平行光(高斯光束)入射所述旋光组件；所述旋光组件由磁环(提供恒定磁场)和单向旋转角为45度(这里假定顺时针旋转45度)的法拉第旋光晶体220组成；沿光路传播的平行光入射所述旋光组件200中的旋光晶体220，此时由于旋光晶体220的法拉第旋光效应的作用，使通过所述旋光晶体的光的S态、P态的偏振状态均顺时针旋转了 45度(该例中的磁场方向的设置和旋光晶体的设计使之按照顺时针45度旋光)；所述光反射组件300由一个镀了高反射率(一般反射率大于99%)膜的反射镜构成，所述反射镜沿入射光路并垂直于光入射方向设置；完成光偏振态45度旋转的入射光垂直入射到光反射组件300上 并发生全反射，反射光按照原光路和保持原偏振态反射回来，再次经过旋光晶体200，反射光的偏振态仍按照相同方向旋转45度；最后，完成两次光偏振态转换后的光信号通过所述光学透镜120，聚焦于所述光学透镜120的焦点处，由所述光纤111和所述细孔玻璃管112组成的单光纤头输出，输出光信号的偏振态与入射光信号的S态、P态相比旋转了 90度。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种利用反射法实现光偏振态旋转的器件，包括旋光组件，其特征在于，还包括光反射组件； 所述旋光组件和所述光反射组件沿入射光传播方向依次设置； 所述旋光组件对入射光和经过所述光反射组件反射的反射光进行偏振态的旋转； 所述光反射组件对通过所述旋光组件的入射光进行全反射，并使反射光沿入射光路返回，再次通过所述旋光组件。
2.根据权利要求1所述的实现光偏振态旋转的器件，其特征在于，还包括光信号输入输出组件； 所述光信号输入输出组件和所述旋光组件、所述光反射组件沿入射光传播方向依次设置，向所述旋光组件提供入射光，并接收完成偏振态旋转后的反射光。
3.根据权利要求2所述的实现光偏振态旋转的器件,其特征在于,所述光信号输入输出组件包括一个光学透镜及一个单光纤头； 所述光学透镜设置在所述单光纤头和所述旋光组件之间，对入射光进行准直，对反射光进行汇聚。
4.根据权利要求3所述的实现光偏振态旋转的器件，其特征在于，所述单光纤头包括一根光纤及一个细孔玻璃管，所述光纤由所述细孔玻璃管中心穿过，形成光出射端和光入射端； 所述光出射端与所述光入射端为同一个端口。
5.根据权利要求1至4任一项所述的实现光偏振态旋转的器件，其特征在于，所述旋光组件包括一个磁环及一个法拉第旋光晶体； 所述法拉第旋光晶体镶嵌在所述磁环中，所述磁环为所述法拉第旋光晶体提供恒定磁场； 所述法拉第旋光晶体对入射光和经所述光反射组件反射的反射光进行偏振态旋转。
6.根据权利要求1至4任一项所述的实现光偏振态旋转的器件，其特征在于，所述光反射组件包括一个镀全反射膜的反射镜； 通过所述旋光组件完成偏振态第一次旋转的入射光由所述反射镜进行全反射，反射光与入射光光路重合。
7.根据权利要求4所述的实现光偏振态旋转的器件，其特征在于，所述光学透镜的焦点位于所述单光纤头的光出射端的端面上。
专利摘要本实用新型公开了一种利用反射法实现光偏振态旋转的器件，包括光信号输入输出组件和旋光组件，还包括光反射组件；所述光信号输入输出组件、所述旋光组件和所述光反射组件沿入射光传播方向依次设置；所述光反射组件对通过所述旋光组件的入射光进行全反射，并使反射光沿入射光路返回，再次通过所述旋光组件。本实用新型的利用反射法实现光偏振态旋转的器件，光学结构简洁、体积小、性能稳定，成本低，非常适用于推广和应用。
文档编号G01D5/26GK203101764SQ201220696260
公开日2013年7月31日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者郑涛, 栾文敬, 王桂艳, 邵国杰, 王怀龙, 滕杰田, 迟建龙 申请人:招远招金光电子科技有限公司