[发明专利]一种用于振动传感的双偏振态检偏器

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，更具体地，涉及一种用于振动传感的双偏振态检偏器。

背景技术

光波是一种横波，具有偏振特性。利用振动对光纤内光束偏振状态的影响，可以测定振动的存在。在成本受限的光纤偏振态振动传感系统中，仅使用单检偏器即可测定在传感光纤线路上是否发生了振动。但光源发出的光束偏振态随温度变化而变化。这一问题可能造成光纤偏振态检测振动传感系统灵敏度的波动，进而发生传感系统的误报或漏报。而增加偏振控制器来稳定光源，可能给成本受限的偏振态检测振动传感系统带来较大幅度的成本升高。

另一方面在成本受限的光纤偏振态振动传感系统中，采用的非保偏光纤中光信号的偏振态对温度、部署方式以及非保偏光纤品质差异也更为敏感。单检偏器的灵敏度可能在这些不稳定环境中具有更低的振动传感灵敏度。虽然使用保偏光纤可以部分稳定环境变化或光纤品质差异带来的影响，但保偏光纤的材料成本与部署成本过高，在成本受限的光纤偏振态检测振动传感系统中难以得到广泛应用。

因此提供一种对不稳定偏振态中振动特性检测的手段是目前低成本光纤偏振态检测振动传感系统中急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于振动传感的双偏振态检偏器，在不增加成本的情况下提供一种不会受温度、部署方式以及非保偏光纤品质差异等不稳定环境因素的影响，且具有较高振动传感灵敏度的检偏器，由此解决现有技术中成本受限的光纤偏振态检测振动传感系统无法在不稳定环境中准确通过偏振状态的变化检测振动特性的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于振动传感的双偏振态检偏器，包括第一光纤准直器、第二光纤准直器、第三光纤准直器、用于将入射光一分为二的分光器件、第一偏振片以及第二偏振片；其中：入射光经过所述第一光纤准直器后入射到所述分光器件，生成第一光束和第二光束，所述第一光束垂直入射所述第一偏振片，从所述第一偏振片出射的光经过所述第二光纤准直器，所述第二光束垂直入射所述第二偏振片，从所述第二偏振片出射的光经过所述第三光纤准直器，所述第一偏振片的透光轴和第二偏振片的透光轴的夹角范围为5-85度。

本发明实施例中，通过分光器件将入射光分成两束光，并分别入射具有一定夹角的两个偏振片，从而能够根据透过两个偏振片的光强之和来检测光纤中是否发生振动。组成本发明提供的检偏器所需要的光学器件成本低廉，仅需要一个分光器件和两个偏振片，并且该检偏器结构简单，仅需保证入射光分成两束且两个偏振片的通光轴具有一定夹角，不需要增加额外检偏器也不需要使用保偏光纤，在增加很小成本的情况下，即可克服温度、部署方式以及非保偏光纤品质差异等不稳定环境因素的影响，且具有较高振动传感灵敏度。从而提供了一种能够在不稳定环境中通过偏振状态的变化检测振动特性的成本受限的光纤偏振态检测振动传感系统解决方案。

本发明的一个实施例中，所述第一偏振片的透光轴和第二偏振片的透光轴的夹角范围为15-75度。

本发明的一个实施例中，所述第一偏振片的透光轴和第二偏振片的透光轴的夹角为45度。在两个偏振片的通光轴的夹角为45度时，本发明实施例提供的检偏器受温度、部署方式以及非保偏光纤品质差异等不稳定环境因素的影响最小，且具有最高的振动传感灵敏度。

本发明的一个实施例中，所述分光器件为半透半反镜。半透半反镜成本低廉性能可靠，并且分光后不需要进行准直，可以保证整个检偏器的可靠性和低成本。

本发明的一个实施例中，所述分光器件包括：分光器或分束器，设置于所述分光器或分束器与所述第一述偏振片之间的第四光纤准直器，以及设置于所述分光器或分束器与所述第二述偏振片之间的第五光纤准直器。分光器件也可以使用分光器或分束器加上两个光纤准直器组成，从而提供更多的可实现方案，在器件不足时有更多选择性。

本发明的一个实施例中，所述分光器件生成的第一光束和第二光束的比例为50：50。当第一光束和第二光束的比例相等时，入射到两个偏振片的光强也基本相同，便于后续利用透过两个偏振片的光强来计算光纤发生振动的特性。

本发明的一个实施例中，所述分光器件的镜面与入射光的夹角的范围为10-80度。

本发明的一个实施例中，所述分光器件的镜面与入射光的夹角为45度。当分光器件的镜面与入射光的夹角为45度时，第一光束和第二光束之间的夹角为90度，所述第一偏振片与第二偏振片之间的夹角为90度。方便本发明双偏振态检偏器中各光学器件的空间设置，也便于后续利用透过两个偏振片的光强来计算光纤发生振动的特性。