[发明专利]新型光学退偏器

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型光学器件，尤其涉及一种用于对偏振光进行退偏的新型光学退偏器。

背景技术

随着网络通讯的发展，光纤网络的数据传送速度越来越快，对光纤网络的容量要求也越来越高。现有光纤网络传输的大多为偏振光，由此带来的器件偏振相关损耗、偏振相关增益等对偏振光敏感的干扰，都影响光纤网络传输信号的质量。因此，现有的一些光纤网络使用光学退偏器实现对偏振光进行退偏处理，以将偏振光变成非偏振光。

常见的光学退偏器是Lyot退偏器，该退偏器的结构如图1所示。Lyot退偏器由两段双折射晶体或双折射光纤构成，以双折射晶体为例，图1所示的Lyot退偏器由第一段双折射晶体11及第二段双折射晶体12构成，第一段双折射晶体11的末端与第二段双折射晶体12的首端对接。并且，第一段双折射晶体11的长度为L1，第二段双折射晶体的长度为L2，且L2是L1的两倍。

参见图2，在第一段双折射晶体11与第二段双折射晶体12相接面上，第一段双折射晶体11的光轴方向Y与第二段双折射晶体12的光轴方向Y'之间形成45°的夹角。

参见图3，入射光u(0)从第一段双折射晶体11的入射端入射后，沿着光轴方向分解成偏振态相互垂直的两个光分量：寻常光(o光)和非寻常光(e光)，在图3中分别表示为u_x(0)以及u_y(0)。两个光分量u_x(0)以及u_y(0)相对于第一段双折射晶体11的折射率不相同，称为o光折射率与e光折射率，因此两个光分量u_x(0)以及u_y(0)在第一段双折射晶体11内传播速度也是不一样的。两个光分量u_x(0)以及u_y(0)经过第一段双折射晶体的长度L1后为光分量u_x(L1)以及u_y(L1)，两个光分量u_x(L1)以及u_y(L1)之间产生时间差，即延时τ₁为

                                                                                      （式1）

式1中，Δn为o光折射率与e光折射率的差值，c为光速。

类似的，光分量u_x(L1)入射到第二段双折射晶体12后沿着光轴垂直和平行方向再次分解成两个偏振态相互垂直的光分量u_xx' (L1)以及u_xy' (L1)，光分量u_xx' (L1)以及u_xy' (L1)经过第二段双折射晶体的长度L2后为光分量u_xx' (L2)以及u_xy' (L2)。

光分量u_y (L1)入射到第二段双折射晶体12后沿着光轴垂直和平行方向再次分解成两个偏振态相互垂直的光分量u_yx' (L1)以及u_yy' (L1)，光分量u_yx' (L1)以及u_yy' (L1)经过第二段保偏光纤的长度L2后为光分量u_yx' (L2)以及u_yy' (L2)。

由于不同偏振态的光分量在双折射晶体中传播时存在时间差，形成了延时，如光分量u_xx' (L2)与光分量u_xy' (L2)之间的延时为τ₂。

为了满足将偏振光变为非偏振光的要求，需要到达第二段双折射晶体12出射端的各个光分量互不相干，即要求，，其中τ_c是传输光的相干时间，这样，需要第一段双折射晶体11的长度L1与第二段双折射晶体12的长度L2满足以下要求：

                   （式2），         （式3）

但是，现通讯系统常用的是光谱分布相对较窄带光源，如拉曼放大器等。由于双折射晶体中o光与e光之间的折射率差值Δn较小，则该退偏器需要总长度上百毫米的两段双折射晶体才能实现退偏。由于双折射晶体成本较高，如此长的双折射晶体也难以生产及装配，因此该退偏器一般只适用于退偏宽光谱的光源，不能用于相干长度较长的常用准单色光的退偏，导致该退偏器的使用范围受到极大的限制。