[发明专利]用于90度偏振旋转的光学组件

说明书

技术领域

本发明涉及用在偏振旋转应用中的、低度依赖偏振的光学组件，尤其涉及具有最小甚至没有偏振旋转角制造偏差及具有最小甚至没有偏振旋转角的温度和波长相关性的光学组件。

背景技术

偏振旋转装置在光学系统中已用于多种目的，尤其在光纤通信、光学图像处理、及传感器应用中，特别是使用相位共轭镜的情形下。这些装置的能力如图1中所示。由于光纤双折射引起信号失真，因而在光纤光学系统中需要相位共轭镜。相位共轭，通过使入射光束偏振的基础互换，使信号能返回通过系统并经历与另外的失真相反的反失真。法拉第旋转或法拉第效应是一种已知的用于产生相位共轭镜的方法。法拉第效应使能实现装置如光纤隔离器、环行器、和法拉第旋转镜。

法拉第旋转由下式确定：θ＝VBL，其中θ为在一次通过旋转器之后的偏振旋转角，V为维尔德常数，B为所施加的或内部磁场强度，及L为旋转器的长度。维尔德常数为特定材料固有的性质并取决于温度和波长。这限制了采用法拉第旋转的系统在宽温度和波长范围的使用。在大多数应用中，旋转器用在磁饱和区域中以避免因磁场引起的偏差。长度还呈现精密旋转问题，因为其在制造条件下不能得以精确地控制。通过使用薄膜技术和生长方法，偏差轻微但仍然存在。

用于偏振旋转的常规单晶的制造公差及随温度和波长而变的性质限制光学晶体装置在精密仪器中及在宽温度和波长范围使用。传统手段仅在单一波长和某一温度提供所希望的偏振旋转，且该温度和波长取决于制造精度。光学通信、传感器和图像处理的发展使得在中心局和未受控现场环境中需要宽带、多波长能力如WDM、CWDM、DWDM。因此，需要开发具有与其它变量无关的精确偏振旋转的光学组件。

发明内容

一方面，光学组件可包括偏振分束器、法拉第旋转组件和光路交换镜。这些光学组件定向成使得重新进入光纤的回光将已经历精确90度的偏振旋转。入射在光纤平面上的、尚未经历90度旋转的任何回光将被散射，因而确保偏振旋转的精度。另一方面，光学组件可包括根据离开光路交换镜的反射管理偏振。这些光学组件定向成使得离开光路交换镜的入射S和P偏振的反射差最小化。

在一些实施例中，偏振分束器可包括光束位移晶体。

在一些实施例中，偏振分束器可包括双折射晶体光楔。

在一些实施例中，偏振分束器可包括反射偏振器。

在一些实施例中，偏振分束器可包括格兰-汤普森(Glan-Thompson)偏振器。

在一些实施例中，法拉第旋转件可包括石榴石薄膜。

在一些实施例中，法拉第旋转件可包括掺铋的钇铁石榴石。

在一些实施例中，法拉第旋转件可包括钇铁石榴石。

在一些实施例中，法拉第旋转件可包括掺稀土的钇铁石榴石。

在一些实施例中，法拉第旋转件可通过一次产生标称90度偏振旋转。

在一些实施例中，光路交换镜可包括90度棱镜。

在一些实施例中，光路交换镜可包括成90°-β角度的棱镜，其中β为两个光路的分离角。

在一些实施例中，光路交换镜可包括90°涂覆薄膜的棱镜。

在一些实施例中，光路交换镜可包括成90°-β角度的涂覆薄膜的棱镜。

在一些实施例中，偏振分束器可包括在其两个输出具有保偏(PM)光纤及在其输入具有非PM光纤的偏振分束器。此外，法拉第旋转晶体可包括在其两侧具有PM光纤并具有标称90°旋转的法拉第旋转器以用作光束交换器。

在一些实施例中，光路交换镜可包括平面镜，其中β即两个光路的分离角使两个光路能在该镜处会聚。

在一些实施例中，法拉第旋转组件可包括仅截断两个光路之一的90°旋转器。

在一些实施例中，法拉第旋转组件可包括截断两个光路的45°旋转器。

另一方面，提供包括本发明的光学组件的相位共轭镜。

下面参考附图提供多个实施例的详细描述，由帮助更好地理解本发明的各个实施例的特征和优点。

附图说明

图1为相位共轭镜和可比的传统镜的图。

图2为根据本发明一实施例的、当光通过光学组件传播时的偏振旋转图。

图3为根据本发明另一实施例的、当光通过光学组件传播时的偏振旋转图。

图4为根据本发明另一实施例的、当光通过光学组件传播时的偏振旋转图。

图5为根据本发明又一实施例的、当光通过光学组件传播时的偏振旋转图。

图6为根据本发明又一实施例的、当光通过光学组件传播时的偏振旋转图。