[发明专利]一种偏振控制器

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感和光纤通信技术领域，具体涉及一种偏振控制器。

背景技术

随着高速光纤通信与光纤传感技术的飞速发展，各种复杂的偏振现象逐渐凸现出来。一方面，偏振效应所引起的偏振问题，如偏振模色散(Polarization Mode Dispersion，PMD)、偏振相关损耗(Polarization Dependent Los，PDL)等已成为高速光纤通信系统升级的瓶颈，另一面，偏振效应在高速光信号处理方面的优势，促使各种偏振应用技术(如偏振复用技术)迅速发展起来。无论是在偏振问题的解决还是偏振效应的应用中，偏振控制都是一个关键技术。

偏振控制器是能对输入光偏振态实现控制的光学器件。已有的偏振控制器主要包括挤压光纤型、旋转波片型及电光调制型等几种。其中，挤压光纤型的偏振控制器主要通过使用压电陶瓷等器件对光纤施加不同方向的外力，从而产生应力双折射效应来改变偏振态，其优点是结构比较简单，成本低廉，但响应速度较慢，性能不稳定，不能实现精确的控制；旋转波片型偏振控制器通过三片以上的半波片和四分之一波片级联，并用手控或电控方式旋转波片的主轴方向，以在不同方向上引入双折射，从而达到偏振控制的目的，这种方法比挤压光纤型精确，但是由于使用了波片结构，对波长较为敏感；电光调制型的偏振控制器利用液晶等晶体的电光效应引入不同方向的双折射进而控制偏振态，这类方法精度高、速度快，但是结构复杂，成本较高，波长较为敏感。在现实中，三段式光纤偏振控制器最为常用，结构简单，成本较低，但其稳定性和精度往往难以控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的偏振控制器件存在的问题，提出了一种偏振控制器。

本发明的技术方案是：一种偏振控制器，包括：光导入装置，偏振器和光导出装置，其特征在于，还包括旋转磁光光纤结构和磁控装置，其中，

光导入装置，用于将入射光导入到所述的偏振器；

偏振器，用于将导入的入射光转化为主轴偏振光；

旋转磁光光纤结构，包括至少一个低速旋转磁光光纤和至少一个高速旋转磁光光纤，其中，所述的低速旋转磁光光纤用于实现偏振光的椭圆率的磁可调，使之转化为椭圆偏振光，所述的高速旋转磁光光纤用于实现椭圆偏振光的方位角的磁可调；

磁控装置，用于在所述的旋转磁光光纤结构的轴线方向产生可调的外磁场；

光导出装置，用于导出所述的旋转磁光光纤结构的出射光。

本发明的有益效果：本发明的偏振控制器利用磁光材料制成的旋转光纤结构，并利用磁控装置对旋转光纤结构进行控制，能够调节入射光的椭圆率和方位角的变化，响应速度快、控制精度高，由于不包含波片结构，对波长不敏感，在保证性能的前提下，本发明的偏振控制器结构简单，成本较低。

附图说明

图1是椭圆率随外磁场大小变化曲线。

图2是方位角随外磁场大小变化曲线。

图3是本发明的偏振控制器结构示意图。

图4是旋转磁光光纤结构中的旋转率分布示意图。

图5是输出光椭圆率磁可调的偏振控制器结构示意图。

图6是输出光偏振态磁可调的偏振控制器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。

本发明提出的偏振控制器的机理是旋转磁光光纤中导波光的磁控偏振控制特性，即在外磁场的作用下偏振光的椭圆率和方位角产生变化。所谓旋转磁光光纤是指用磁光材料拉制的旋转光纤，拉制过程中将光纤按某一恒定的角速度均匀旋转。

磁光材料包括但不限于磁光玻璃，磁光晶体等具有磁光效应的光学材料。对于各向同性的磁光材料，在外磁场的作用下，入射偏振光的方位角会发生改变。方位角改变量其中V为磁光材料的费尔德常数，B是磁感应强度，L为光在磁光材料中通过的距离。费尔德常数V是表征磁光材料性能的重要参数，在BL相同的条件下，V值较大的磁光材料中偏振光可以获得较大的方位角改变。

旋转磁光光纤按旋转率大小可分为高速旋转磁光光纤和低速旋转磁光光纤。高速旋转磁光光纤指旋转率α远大于线双折射耦合系数κ_b和磁光耦合系数κ_m的旋转磁光光纤(α的大小至少是κ_b、κ_m的10²倍)。较高的旋转率将一种等效的圆对称结构引入光纤中，其效果等同于各项同性的均匀磁光光纤。因此，在磁光效应的作用下，高速旋转磁光光纤可使输入偏振光的椭圆率保持不变，而方位角随外磁场大小线性变化。