[实用新型]可调谐光纤波片

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤波片。

背景技术

波片是指输入两个线偏振光，当其偏振方向与波片自身的两个偏振主轴方向一致时，在输出端产生光程差(或者相位差)的一种光学元件。根据光程差与波长的比率不同，可分为1/2波长，1/4波长，1/8波长等。通过多个不同波片的组合，可以使一种输入偏振态变换为任意一种需要的输出偏振态。传统的波片由一定厚度的光学晶体组成，可以用来进行偏振光的变换。波片对厚度要求十分严格，加工精度在亚波长级(nm量级)；而且，由光学晶体构成的波片用于光纤系统中时，不能直接与光纤连接，必须加装自聚焦透镜才能与光纤连接，使用很不方便，因此直接利用光纤制备的光纤波片应运而生。现有技术中各种光纤波片都是固定波长比率的，当使用到光纤系统(光纤通信或光纤传感系统)中时，都不能进行在线快速调谐，除此以外，由于光纤系统中的偏振态变化快且不稳定，单一的固定波长比率的波片很难适应这种变化。

制作光纤波片目前有如下多种方法：(1)具有多种偏振态变换功能的宽带光纤波片。它利用旋扭的线偏振光纤，使一端不旋扭，而另一端快速旋扭。这种方法必须采用特殊的光纤制作工艺。(2)在光学平台上刻蚀出一个固定直径的凹槽，并将弯曲损耗小的光纤敷设在凹槽中。(3)零温度系数光学波片与偏振态变换器；(4)1/4光纤波片温度补偿电路；(5)利用单模光纤通过热熔加热的方法制作的1/4波片。

以上各种光纤波片都是固定波长比率的。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种可调谐光纤波片，以便当它连接到光纤系统中 时进行在线的快速调谐。

本实用新型提供一种可调谐光纤波片，包括第一段保偏光纤、第二段保偏光纤、挤压机构、以及基座，所述挤压机构设置于所述基座上，包括手动微分头、上挤压块、下挤压块、以及电驱动装置，其中，所述第二段保偏光纤从所述上挤压块与所述下挤压块之间穿过；所述手动微分头底端与所述上挤压块顶部相连，以控制所述上挤压块对所述第二段保偏光纤的挤压力；所述电驱动装置顶端与所述下挤压块底部相连，用于控制所述下挤压块对所述第二段保偏光纤的挤压力，从而能够对波片进行快速调谐。

优选地，所述第一段保偏光纤的偏振主轴与所述第二段保偏光纤的偏振主轴成45°夹角连接。

优选地，所述电驱动装置包括PZT压电陶瓷和驱动电路，所述驱动电路通过导线与所述PZT压电陶瓷相连，以控制所述PZT压电陶瓷的伸缩。

优选地，所述第二段保偏光纤的外表面具有金属化镀膜。

优选地，所述挤压机构还包括一个上盖和一对左右对称的导柱，所述上盖叠放在所述上挤压块上，所述手动微分头固定连接在所述上盖上，其活动头顶到所述上挤压块的顶部，当旋动该微分头的手柄时，可推动上挤压块向下运动；所述导柱的底部固定在所述基座上，并且所述导柱的顶部依次穿过所述下挤压块、所述上挤压块和所述上盖，用于保证所述第二段保偏光纤所受挤压力的方向不倾斜。

优选地，所述导柱、所述上挤压块、所述下挤压块采用直线轴承的结构，用于减少所述上挤压块、所述下挤压块沿所述导柱上下运动时的摩擦力。

优选地，所述上挤压块与手动微分头活动头连接处设有一个防滑小坑。经发明人研究，当挤压机构作用力的方向对准保偏光纤的一个主轴(慢轴或者快轴)时，双折射的大小会发生改变，但不改变快慢轴的方向，因此也就改变了两个偏振分量的光程差。当压力作用于慢轴时，双折射变小，拍长变大；当作用于快轴时，双折射增大，拍长变短。根据这一原理，发明人制成了可调谐的波片。

第一段保偏光纤作为偏振光的输入级，当输入线偏振光的偏振方向对准该段保偏光纤的偏振主轴时，从第一段保偏光纤输出的偏振光进入第二段保偏光纤，这个偏振光会自动分解为沿快轴方向和慢轴方向的两个分量。利用 第二段保偏光纤的高双折射特性，可以实现偏振旋转。本实用新型的创新之处在于，当对第二段保偏光纤进行挤压时，将改变这段保偏光纤双折射的大小。一般来说，当挤压力的方向没有对准保偏光纤的主轴时，双折射的变化呈现复杂的规律。理论和实验都证明，只有当挤压力的方向严格对准偏振主轴时，则只改变双折射的大小，而不改变双折射的方向。利用这一现象，通过快速改变挤压力，便实现了光纤波片的快速调谐。

本实用新型的特点是根据现场使用的情况，对波片进行快速调谐，以克服因光纤系统偏振态的波动而造成的系统不稳定问题。

因此，本实用新型实现了根据实际使用情况而快速地连续调谐光纤波片，能够实现线偏振光在庞加莱球上的任意旋转，对于光纤系统中的全光信号高速处理具有重要的意义。

附图说明