[发明专利]基于谐振腔技术测试保偏光纤耦合器偏振消光比的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于谐振腔技术测试保偏光纤耦合器偏振消光比的装置及方法。

背景技术

保偏光纤耦合器是能使耦合光保持与输入线偏振光相同偏振态的耦合器，是各种干涉型传感器和相干通信的关键器件，也是构成高精度、高性能光纤陀螺的基础元件之一。在光纤陀螺中，保偏光纤耦合器是连接光源、光电探测器和光纤谐振腔的重要器件。保偏光纤耦合器一方面把光源的光波输入到光纤环，另一方面把带有角速率信息的光强输出到探测器。而在光波导谐振腔中，保偏光波导耦合器与波导环在同一个衬底上构成一个谐振腔结构，作为谐振式微型光学陀螺的核心部件。保偏光纤耦合器的偏振消光比是用来表征偏振光耦合到各种元器件时的耦合质量，定义为沿传输轴方向的光强与转化到其正交方向上的光强之比，它是评价保偏耦合器对输入光保持偏振特性的重要参数。偏振消光比太低，会导致输出信号减弱，影响测试精度。

    常用的偏正消光比的测试方法，需要使用昂贵的测试仪器，或者操作复杂，且对于环境的依赖性较大。因此如何采用合适的测试方法及装置，方便简单的获得保偏光纤耦合器的偏振消光比，对于光学陀螺中保偏光纤耦合器的应用及其对光学陀螺的进一步优化设计和性能提高，具有重要的科学意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于谐振腔技术测试保偏光纤耦合器偏振消光比装置及方法。

基于谐振腔技术测试保偏光纤耦合器偏振消光比装置包括温控面板、光纤激光器、第一隔离器、第二隔离器、光电探测器和示波器；光纤激光器、第一隔离器、光纤环形谐振腔、第二隔离器、光电探测器和示波器顺次连接，光纤环形谐振腔置于温控面板上。

基于谐振腔技术测试保偏光纤耦合器偏振消光比的方法的步骤如下：

1) 保偏光纤耦合器的第二输入端口和第二输出端口经过0°熔接后构成环形谐振腔，并至于温控面板上，0°熔接点距离耦合器的距离分别为L_R和L_L，并忽略腔中0°熔接点的偏振轴角度对准误差，通过控制温控面板的温度使保偏光纤的双折射率差保持ΔβL=2mπ，Δβ是x轴和y轴方向的传播常数差，L是光纤环的长度，m为整数；

2) 光纤激光器输出的激光经过第一隔离器后通过保偏光纤耦合器的第一输入端口进入光纤环形谐振腔，激光在保偏光纤耦合器的第一输出端口输出，再经过第二隔离器后由光电探测器将光纤环形谐振腔的输出激光信号转变成电信号，并通过示波器观察输出的电信号，当温控面板工作在使保偏光纤的双折射率差满足ΔβL=2mπ，并且光纤环形谐振腔的两个本征偏振态对应的两个谐振谷重合时，对应的光纤环形谐振腔的谐振点间距为保偏光纤耦合器偏振轴角度误差的两倍，即当ΔβL=2mπ时，两个本征偏振态谐振点间距表示为：

，

式中2ξ为两个本征偏振态的谐振点间距，θ_cr表示保偏光纤耦合器直通端口的偏振轴等效对准角度误差；

保偏光纤耦合器的偏振消光比的定义为沿传输轴方向的光强与转化到其他传输轴方向的光强之比，据此可以得到保偏光纤耦合器直通端口的偏振消光比：

。