一种确定光纤器件偏振态的系统及方法

本申请涉及一种确定光纤器件偏振态的系统及方法，属于光纤传感领域。

背景技术：

1、偏振态是光纤器件很重要的一个参量，它可以影响光纤器件在机械、物理、甚至能量场上的测量精度。因此不管是在生物医学、电化学以及能源测量中产生不可忽视其重要性。到目前为止，并没有一个很好的可行性的方法能够快速、实用的确定光纤器件的偏振态的方向，主要原因在于光纤的种类复杂多样，一些测试过程繁琐且不能将其内部偏振引入到外部偏振里，使它们之间建立联系。特别在进行生物检测界面分子的测量和电池检测靠近电极片离子检测的过程中，存在一个偏振态随机性的问题，如果光纤器件的偏振态方向与上述矢量方向不匹配时会影响光纤器件界面倏逝场的探测深度，从而影响检测生物分子、极化离子和其他微小物质的灵敏度。因此，亟待需要一种能解决上述这些意义重大的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种确定光纤器件偏振态的系统及方法，可以快速、原位确定光纤器件的偏振态。

2、第一方面，本申请提供了一种确定光纤器件偏振态的系统，该系统包括光源装置、偏振控制装置和偏振检测装置；光源装置用于提供光信号，并将光信号发送至偏振控制装置；偏振控制装置包括起偏器和偏振调制器，起偏器与待测光纤器件连接，偏振控制器与待测光纤器件接触；偏振检测装置用于检测待测光纤器件的偏振信息。

3、通过将待测器件与偏振调制器接触，可将光信号耦合进偏振调制器，形成非对称结构，从而产生偏振信息。

4、其中，偏振信息体现为待测光纤器件的光谱强度幅值与波长。

5、在本发明的其中一个方面，偏振控制装置还包括光纤扭转器，该光纤扭转器为待测光纤器件提供一定的扭转角，可建立待测光纤器件的扭转角度与偏振信息的对应关系。

6、在本发明的其中一个方面，偏振调制器包括基板，所述基板包括弧形基板、条形基板、球形基板、星型基板及柱形基板。

7、在本发明的其中一个方面，待测光纤器件包括倾斜光纤光栅、光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅、光纤纤芯直径不匹配器件、光纤纤芯错位器件、拉锥光纤、微纳光纤器件、光子晶体光纤器件、微结构光纤器件、聚合物光纤器件、蓝宝石光纤、光纤激光器件、光纤耦合器件中的一种或多种。

8、在本发明的其中一个方面，该系统还包括一层介质，该介质位于待测光纤器件与偏振调制器之间，用于实现或增强待测光纤器件与偏振调制器之间的光场耦合；该介质包括气体、液体、固体的一种或多种。

9、提供了一种确定光纤器件偏振态的系统，该系统利用光纤这种兼具传感与通信功能的纤维载体以及具有抗电磁干扰的特性，在不影响电极表面电磁特性的前提下，利用光学手段获取偏振信息，将待测光纤器件紧贴于偏振检测装置表面构成非对称环境，即可将能量场耦合进偏振检测装置里，进而影响光纤器件的偏振信息，从而可以根据偏振信息的变化确定待测光纤器件的偏振态。该系统搭建简单、可操作性高、可实用性高。

10、第二方面，提供了一种确定光纤器件偏振态的方法，该方法包括：搭建第一方面中的系统，控制光源发出光信号至偏振控制装置，偏振控制装置包括起偏器和偏振调制器，其中，待测光纤器件紧贴于偏振调制器，光信号通过起偏器得到偏振光，偏振光经过光纤扭转器，光纤扭转器调制待测光纤器件的扭转角度，以产生偏振信息的变化；通过偏振检测装置记录所述偏振信息的变化；根据偏振信息的变化确定待测光纤器件的偏振态。

11、可通过根据单一或多个模式的偏振信息变化确定所述待测光纤器件的偏振态。

12、进一步地，根据所述单一或多个模式强度幅值变化和/或波长漂移确定所述待测光纤器件的偏振态或根据单一或多个模式的光谱面积的变化确定所述待测光纤器件的偏振态。

技术特征：

1.一种确定光纤器件偏振态的系统，其特征在于，包括：光源装置、偏振控制装置和偏振检测装置；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏振信息为所述待测光纤器件的光谱强度幅值与波长。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏振控制装置还包括光纤扭转器，所述光纤扭转器为所述待测光纤器件提供一定的扭转角，可建立所述待测光纤器件的扭转角度与所述偏振信息的对应关系。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述偏振调制器包括基板，所述基板包括弧形基板、条形基板、球形基板、星型基板及柱形基板。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测光纤器件包括倾斜光纤光栅、光纤布拉格光栅、长周期光纤光栅、光纤纤芯直径不匹配器件、光纤纤芯错位器件、拉锥光纤、微纳光纤器件、光子晶体光纤器件、微结构光纤器件、聚合物光纤器件、蓝宝石光纤、光纤激光器件、光纤耦合器件中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述系统还包括一层介质，所述介质位于所述待测光纤器件与所述偏振调制器之间，用于实现或增强所述待测光纤器件与所述偏振调制器之间的光场耦合；所述介质包括气体、液体、固体的一种或多种。

7.一种确定光纤器件偏振态的方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏振信息的变化确定所述待测光纤器件的偏振态包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据单一或多个模式的偏振信息的变化确定所述待测光纤器件的偏振态包括：

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据单一或多个模式的偏振信息的变化确定所述待测光纤器件的偏振态包括：

技术总结
本申请提供了一种确定光纤器件偏振态的系统及方法，该系统包括光源装置、偏振控制装置和偏振检测装置。该光源装置用于提供光信号，并将光信号发送至偏振控制装置，该偏振控制装置包括起偏器和偏振调制器，并依次与待测光纤器件连接，该待测光纤器件与偏振控制器接触，通过旋转光纤器件，偏振检测装置可获得不同的光学信号，从而确定待测光纤器件的偏振态，是一种快速、实用的偏振检测手段。

技术研发人员：郭团,谢继为,刘甫,祖丽娇
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15