[发明专利]具有高偏振态空间杂乱分布的光学退偏器

说明书

技术领域

本发明涉及光学退偏器。

背景技术

光是电磁波，1809年法国工程师马吕斯在实验中发现了光的偏振现象。对于光的偏振现象研究，使对光的传播规律有了新的认识。特别是近年来利用光的偏振性开发出来的各种偏振光元件、偏振光仪器和偏振光技术在现代科学技术中发挥了重要的作用。人们发明和发现了许许多多的偏振光源和起偏器件，能对非偏振光进行起偏，并在人类生活的各个领域获得了广泛应用。然而，在一些情况下偏振光会对系统产生负面的影响。

人们对于偏振光对光学仪器测量精度、光通信系统质量及传感器精度影响已经做了一些研究。许多光电探测器由于有一定的晶格方向，如光电倍增管，都存在偏振敏感性。在光通信系统中，随着通信技术的飞速发展，在传输速率提高的同时，通信系统对光纤中的偏振模色散、电光调制器中的偏振相关调制，以及光放大器中的偏振相关增益、偏振烧洞等一系列由偏振引起的损害也越来越敏感。偏振效应同样对某些光纤传感器的精度产生影响，与偏振态相关的相位很容易受到外界环境因素影响，导致产生一个相应的随机相位变化，并叠加到有用的相位信号中去，在信号检测中形成衰落。在这些情况下，有效的办法是在光源之后或者探测器之前使用退偏器，以减少甚至消除偏振光对光学系统产生的影响。

退偏器是一种将偏振光变成非偏振光的器件，可以有效地消除偏振损害，解决光纤通信系统、测量仪器及传感器中的偏振相关问题。目前研制和发展出的退偏器根据其原理和结构可以分为：空间平均法、时间平均法、光谱平均法和能量平均法四大类。但是每种退偏器都有自身的缺陷和不足，有的退偏器只能对连续光进行退偏，有的只能对宽光谱光源进行退偏，有的利用散射效应作为退偏机理会使光偏离原方向且会引起较大的强度损失，只有通过自身的需求去设计以满足自身器件和系统的需求。

针对单色脉冲光，一般只采用空间平均退偏法。已有的单色退偏器出射光偏振态存在条形带状分布的问题。条形带状区域内有较一致的偏振态，不利于实际应用。随着对光偏振现象研究的深入和退偏振技术的发展，针对空间平均的退偏方法输出光偏振态分布不够杂乱分布的缺点，设计一种适用于单色脉冲光的晶体光楔退偏器，能够对任意偏振态的单色脉冲光实现退偏，且在保证出射光整体的平均偏振度为零的基础上，能够提高偏振态杂乱分布的退偏振质量。

如图1所示，中国实用新型ZL200420060393.7公开了一种对入射光偏振方向不敏感的单色退偏器，其为了克服之前已有技术中对入射的单色光不断变化的偏振面不能完全退偏光束的不足，提供了一种对入射光偏振方向不敏感的单色退偏器，目的在于要对偏振方向未知或经常变化的入射单色光进行完全退偏。该实用新型对入射光偏振方向不敏感的单色退偏器含有两块双折射石英晶体2、4及三块融石英玻璃1、3、5，石英晶体2和石英晶体4的光轴垂直与入射光束（入射光束沿主轴方向入射），对光具有双折射作用，且两者的光轴成45度夹角。石英晶体2和石英晶体4的两端面均是倾斜面，且倾斜面是在相互垂直方向上倾斜的；与石英晶体匹配的融石英玻璃1、3、5，对光不具有双折射效应，即对入射光各向同性，但与石英晶体2、4的折射率非常接近，融石英玻璃1、5单端有倾斜面，融石英玻璃3的两端均设置为倾斜面。双折射石英晶体2的一端倾斜面和融石英玻璃1的单端倾斜面匹配，双折射石英晶体2的另一端与融石英玻璃3的一端倾斜面匹配，双折射晶体4的一端倾斜面与融石英玻璃3的另一端倾斜面相匹配，另一端的倾斜面与融石英玻璃5的单端倾斜面相匹配。其连接关系为：融石英玻璃1、双折射石英晶体2、融石英玻璃3、双折射石英晶体4、融石英玻璃5各个光学面之间依次以光胶形式相互连接。

现有的光学退偏器，出射光偏振态空间上存在偏振态的连续条形带状分布的问题，条形带状区域内有较一致的偏振态，会引起区域内的光功率过大或过小，光束平面内各区域之间的光功率不均匀，不利于实际应用。随着对光偏振现象研究的深入和退偏振技术的发展，需要设计制作一种具有高偏振态空间杂乱分布的光学退偏器，实现偏振态在通光平面内二维方向的杂乱变化，在保证出射光整体的平均偏振度为零的基础上，改善了退偏振光的空间分布均匀性，提高退偏振质量。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种适用于单色脉冲光的具有高偏振态空间杂乱分布的光学退偏器，在保证对于任意偏振态的入射光都可实现有效退偏的基础上，并且减弱退偏后的出射光偏振态在其横截面内的条形带状分布特性，实现偏振态在通光平面内二维方向的杂乱变化，提高偏振态的空间分布均匀性，从而提高退偏振质量。

实现本发明的技术方案如下：