[发明专利]保偏光纤Sagnac干涉系统的非线性偏振控制方法

说明书

本发明公开了一种保偏光纤Sagnac干涉系统的非线性偏振控制方法。利用保偏光纤中非线性受激布里渊散射轴向定向偏振牵引效应，在保偏光纤Sagnac干涉环中，增加泵浦光源，使之与探测光在Sagnac光纤环中发生非线性受激布里渊散射效应。通过调节入射泵浦光和探测光偏振态，使两者以线偏振态沿保偏光纤的某个主轴进入Sagnac干涉环，并调节入射泵浦光功率，使之大于受激布里渊散射的泵浦光阈值功率，即可实现顺时针传播的泵浦光对逆时针方向传播的探测光偏振态、逆时针传播的泵浦光对顺时针传播探测光偏振态的牵引，将顺/逆时针方向传播的探测光偏振态约束于保偏光纤的主轴偏振态位置，从而解决由于保偏光纤盘绕引入的随机应力双折射导致的偏振干涉噪声问题。

技术领域

本发明涉及于光信息处理领域，尤其涉及一种基于保偏光纤中受激布里渊散射的非线性轴向偏振牵引效应，实现保偏光纤Sagnac干涉环中探测光偏振态被嵌位于保偏光纤主轴，从而消除由于Sagnac干涉环中光纤的随机双折射引起的偏振干涉噪声。

背景技术

光纤中的偏振随机扰动是困扰干涉型光纤传感系统的主要问题。在光传感系统中表现为由偏振扰动引起的偏振相位噪声和干涉信号的偏振衰落问题。在采用保偏光纤Sagnac环的传感系统，如光纤陀螺中，由于长达几公里的光纤盘绕引入的附加随机双折射，并且光纤盘绕的弯曲应力随环境温度变化改变，从而导致干涉环中的顺时针和逆时针传输光的偏振态的随机扰动，进而引起输出干涉光强的扰动变化，即干涉光强的偏振噪声。

现有的解决光纤陀螺的偏振噪声的主要方法一是减少光纤包层尺寸，采用80μm或更小尺寸40μm的细径光纤、以减少光纤弯曲盘绕引入的随机双折射；二是采用后期工艺处理方法，如后期退火工艺，释放光纤绕盘中的弯曲应力双折射；三是通过偏振反馈控制的方法，对干涉光偏振态进行监测、反馈、控制，从而减小干涉系统的偏振噪声。然而由于光纤陀螺的灵敏度与光纤长度成正比，并且由于光纤纤芯尺寸相对固定(5-10μm)，且光纤包层要远大于光纤纤芯，因此即使采用细径光纤，虽然会减小但不会消除由于光纤弯曲应力导致的光纤双折射。而后期光纤退火工艺也会严重损伤光纤的韧性。此外，光纤陀螺的小型化要求光纤盘绕尺寸更小，进而加剧了光纤的弯曲应力，而引入更多的应力双折射。

本发明内容基于保偏光纤中的非线性受激布里渊散射效应的偏振轴向定向牵引效应，即受激布里渊散射的探测光在泵浦光作用下，其偏振态总是向着保偏光纤主轴方向牵引的效应，提出在保偏光纤Sagnac光纤环中，增加泵浦光源，使之与探测光在光纤环中发生受激布里渊散射，实现对探测光偏振态的牵引。通过调节入射泵浦光和探测光偏振态，使两者以线偏振态沿保偏光纤的同一个主轴进入Sagnac干涉环，即可实现泵浦光偏振态对探测光偏振态的约束牵引，使之嵌位于保偏光纤的主轴偏振态位置，从而削弱光纤中随机应力双折射导致的探测光干涉偏振噪声。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种保偏光纤Sagnac干涉系统的非线性偏振控制方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何削弱光纤中随机应力双折射导致的探测光干涉偏振噪声。

本发明提供一种保偏光纤Sagnac干涉系统的非线性偏振控制方法，包括如下步骤：(1)将频率为ν_p的泵浦光和频率为ν_s的探测光同时送入光纤Sagnac干涉环，泵浦光和信号光分别通过偏振控制器调节，使其输入偏振态为线偏振态且沿保偏光纤的同一偏振主轴注入光纤Sagnac干涉环，(2)输入的泵浦光和探测光分别分为顺时针和逆时针传输光，顺时针传输的探测光和逆时针传输的泵浦光之间、逆时针传输的探测光和顺时针传输的泵浦光之间分别发生受激布里渊散射效应，顺时针传播和逆时针传播的探测光偏振态分别受到逆时针和顺时针传输泵浦光偏振态的轴向偏振牵引，使得顺/逆时针传输的探测光偏振态始终被拉向保偏光纤的主轴方向，从而使得Sagnac光纤环的输出干涉探测光的偏振态始终保持一致。

进一步的，保偏光纤Sagnac干涉环由保偏光纤耦合器和保偏光纤构成，所述保偏光纤耦合器的分光比为1:1。