[发明专利]一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏器及消偏方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏器、以及一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏方法。

背景技术

消偏器是一类重要的偏振器件，通过一定的技术手段对输入光的偏振特性进行控制，从而降低输出光的偏振度。消偏器按照原理不同可分为时域消偏、频域消偏和空域消偏。时域消偏主要通过电光调制或声光调制使入射光的偏振态产生高于探测器响应的高速变化，达到消偏的效果；频域消偏主要通过削弱或消除输人光正交偏振分量之间的相关性，从而降低输出光的偏振度；空域消偏主要通过空间可变相位延迟器使出射光不同位置上呈现变化的偏振态，在空间上的积分效果是消偏的。

随着光纤技术的飞速发展，各种复杂的偏振现象逐渐凸现出来，偏振效应已成为当前的研究热点。一方面，偏振效应所引起的大量偏振问题已成为光纤系统升级的重要瓶颈；另一面，偏振效应在高速和高精度光信号处理方面的优势，促使各种偏振应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，消偏器都有突出的实用价值，目前已广泛应用在高速光纤通信、光纤陀螺、偏振测试和光纤传感等领域。

在光纤陀螺技术领域，使用较多的是对宽光谱光源消偏的频域消偏器，主要包括挤压光纤型和Lyot消偏器等。挤压光纤型消偏器主要通过旋拧挤压光纤，引入附加双折射，使宽光谱光源各波长处偏振态重新分布，通过调整达到最佳的消偏效果；Lyot消偏器利用沿两双折射主轴传输光的相位延迟弥散，将偏振光的两种偏振本征态随波长拉开，达到消偏的效果。

近几年，随着高精度惯导技术与Y波导高消光比测试等技术的快速发展，光纤陀螺技术领域对消偏器指标要求越来越高，多种使用场合要求消偏器输出光的偏振度能够达到或极接近完全自然光(偏振度在0.5％以下)。而目前存在的主要问题是：由于受自身结构、环境及其他因素影响，挤压光纤型和Lyot等传统消偏器的消偏能力存在一定限度，消偏后输出光的偏振度达到0.5％以下是不易实现的。由此可见，现有技术需要进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提出一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏器，通过调节内部衰减器衰减量实现最佳消偏效果，使消偏输出光的偏振度降至0.5％以下。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏器，包括偏振分束器、第一衰减器、第二衰减器和偏振合束器；偏振分束器的入射端用于连接待消偏光源；偏振分束器的出射端分为两路，一路与第一衰减器的一端连接，另一路与第二衰减器的一端连接；偏振合束器的入射端分为两路，第一衰减器的另一端与其中一路连接，第二衰减器的另一端与另一路连接；偏振合束器的出射端作为最终的消偏光输出端。

进一步，所述待消偏光源为宽光谱光源。

进一步，所述偏振分束器和偏振合束器均为光纤型，尾纤为保偏光纤。

进一步，所述第一衰减器和第二衰减器均为保偏光纤型衰减器，尾纤为保偏光纤。

进一步，所述第一衰减器和第二衰减器均为衰减量连续可调衰减器，最大衰减量在40dB以上。

进一步，所述待消偏光源通过偏振分束器分为两路线偏振光，通过分别调节第一衰减器和第二衰减器的衰减量对两路线偏振光的光强进行控制，两路线偏振光通过偏振合束器进行合束输出，当两路线偏振光通过偏振合束器输出的光强相等时，此时为最佳的消偏效果，偏振合束器输出消偏光的偏振度在0.5％以下。

此外，本发明还提出了一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏方法，其采用如下技术方案：

一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏方法，采用如上所述的一种Mach-Zehnder干涉仪结构的频域消偏器；其中，偏振分束器的入射端连接有待消偏光源，偏振合束器的出射端连接有功率计；所述频域消偏方法包括如下步骤：

a将第一衰减器衰减量调至最小，第二衰减器衰减量调至最大，此时功率计的光功率读数记为第一数值；

b将第一衰减器衰减量调至最大，第二衰减器衰减量调至最小，此时功率计的光功率读数记为第二数值；

c将第一衰减器和第二衰减器衰减量均调至最小，此时功率计的光功率读数记为第三数值；

d比较第一数值与第二数值的大小，如果第一数值大于第二数值，则转到步骤e，如果第二数值大于第一数值，则转到步骤f；

e逐渐增大第一衰减器衰减量至光功率计读数由第三数值减小至二倍的第二数值，此时即为最佳的消偏效果；