[发明专利]一种法拉第旋转镜

说明书

【技术领域】

本发明属于光纤传感和光纤通信领域，具体涉及光纤传感用的法拉第旋转 镜，尤其涉及工作温度无关，工作波长宽的法拉第旋转镜。

【背景技术】

光纤传感技术在探测深海和地层深处的石油、页岩油气、干冰等领域应用 的越来越广，特别是利用迈克尔孙干涉仪原理制造的光纤传感器件应用最为广 泛。法拉第旋转镜是应用在迈克尔孙干涉仪两个干涉臂上的关键器件，要使干 涉得到高分辨率，需要使得从干涉臂上反射回来的光的偏振方向旋转90°，这 样从干涉臂反射回的光的偏振态与入射光的偏振态垂直，不会产生干涉，对信 号源不会产生干扰。

市场上通常法拉第旋转镜结构如图1所示，包含由光纤头101和透镜102 组成的准直器11，法拉第12，反射镜13；准直器11出射光经过法拉第12，偏 振态被旋转45°，再到反射镜103，并被原路反射回，返回的光再次透过法拉 第12，由于法拉第的光非互易性，光的偏振态再次被旋转45°，故光返回到准 直器11时，偏振态已被旋转90°。

普通的法拉第旋转镜，由于法拉第旋光器本身的色散和温度特性，普通的 法拉第旋转镜工作温度范围和工作波长范围宽，不能适用于野外作业。为了改 善法拉第旋转镜的温度特性，中国专利CN20141046502、CN201310646181等公 布的改善型方案，如图2所示，采用分光棱镜202，先把准直器201入射分成偏 振相互垂直的两束光，两束光经屋脊棱镜204折射成平行光，第一次经法拉第 203旋转45度，进入屋脊棱镜205，折射成交汇光，在反射镜206交叉反射， 并分别沿对方轨迹返回，第二次经过经法拉第203时，被再次旋转45°，两次 共旋转90°，由分光棱镜202合成一束光，进入准直器201输出，使输出光的 偏振方向与输入光的偏振方向垂直。虽然此类法拉第旋转镜的消光的温度特性 得到改善，但此类法拉第旋转镜需要多个棱镜，结构复杂；且分光器把两束光 完全分开，需要长而大的分光器，所以尺寸偏大；准直后的光斑较大，也需要 大尺寸的法拉第，成本较高。

【发明内容】

本发明目的是提供一种温度无关、操作波长无关、结构简单、成本较低的 法拉第旋转镜。

为了实现上述目的，本发明提供法拉第旋转镜，包含光纤头，偏振分光器， 透镜，法拉第旋光器及反射器，其特征在于，所述偏振分光器设在所述光纤头 出射端，所述法拉第旋光器置于所述偏振分光器后的光路中。

所述法拉第旋转镜，其特征在于，所述光纤头出射光未经所述透镜准直前， 就被偏振分光器分成两束偏振方向垂直的光。

所述法拉第旋转镜，其特征在于，所述偏振分合部件是双折射晶体、偏振 分光棱镜、屋拉斯顿棱镜、洛匈棱镜、尼科尔棱镜或诺马斯基棱镜。

所述法拉第旋转镜，其特征在于，所述偏振分光器分成两束光的返回到偏 振分光器，其偏振方向经所述法拉第旋光器旋转90度。

所述一种法拉第旋转反射，其特征在于，所述反射器是平面反射镜或高反 射膜；所述高反膜是镀在所述透镜的一个面上或所述法拉第的一个面上。

所述一种法拉第旋转反射，光从所述光纤头输入依次经过所述偏振分光器， 透镜，法拉第旋光器、反射器；再由反射器反回经过所述法拉第器、透镜、偏 振分光器、由所述光纤头输出。

所述法拉第旋转镜，其特征在于，光从所述光纤头输入依次经过所述偏振 分光器，法拉第旋光器、透镜，反射镜；再由反射镜反回经过所述透镜、法拉 第旋转器、偏振分光器、由所述光纤头输出。

上述法拉第旋转镜至少具有下优点：

(1)上述光纤头出射光斑非常小，偏振分光器的通光面积要求也非常小， 且本发明不需要偏振分光器把分离的两束偏振方向垂直的光完全分开，偏振分 光器厚也不需要太厚，理论上偏振分光器可以较小、薄；光纤出射光斑非常小， 同样法拉第的通光面积要求也非常小；大大节省材料成本。

(2)由于光学元件较小，装配成品体积较小。

(3)元器件少，结构简单，稳定性高。

【附图说明】

图1为常规法拉第旋转镜示意图；

图2为改善型法拉第旋转镜结构示意图；

图3为本发明的法拉第旋转镜第1实施例结构示意图；

图4为本发明的法拉第旋转镜第2实施例结构示意图；