[发明专利]一种保偏光纤拍长测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种保偏光纤拍长测量装置及测量方法，其中测量装置包括：压力机构由一对带V型槽的底座和球头千分尺组成，偏振分束干涉仪由分束棱镜1、1/4波片、参考镜1、测量镜1、检偏器和光电探测器1组成，稳频干涉仪由稳频He‑Ne激光器、分束棱镜2、参考镜2、测量镜2和光电探测器2组成，测量镜1和测量镜2放置于同一精密位移机构上，在保偏光纤拍长测量过程中，两者同步进行移动。本发明采用干涉技术测量保偏光纤两个应力点之间的几何长度和对应耦合点之间的光学长度，测量结果可溯源至光学波长标准，大幅提高了保偏光纤拍长的测量精度，并且适用于低双折射保偏光纤拍长的测量。

技术领域

本发明涉及保偏光纤测量技术领域，尤其涉及的是，一种保偏光纤拍长测量装置及测量方法。

背景技术

保偏光纤由于对线偏振光具有很强的偏振保持能力，并且与普通单模光纤有良好的相容性，广泛应用于光纤通信和光纤传感领域。目前，高双折射保偏光纤在光纤陀螺、光纤水听器以及保偏光纤器件等领域有着广泛的应用，而低双折射保偏光纤则在光纤电流传感领域有着重要的应用。

保偏光纤双折射是指保偏光纤两个偏振本征轴的折射率差，在实际应用中，一般使用拍长来表征保偏光纤的双折射。保偏光纤拍长的测量方法有很多种，目前测量精度较高的是压力移动、偏振外差干涉法，通过给被测保偏光纤施加一恒定的压力并沿光纤纵向移动，外差干涉仪输出的两路光束的相位差呈周期性变化，当变化一个周期时压力沿光纤移动的距离即为被测保偏光纤的拍长。现有技术方案的缺点在于拍长的测量范围受限于压力位移机构的行程，对于低双折射保偏光纤拍长的测量来说，需要较长行程的压力位移机构。与此同时，拍长的测量精度与压力位移机构的精度有关，但对于长行程的压力位移机构来说，其运动速度并不均匀，从而给拍长的测量带来较大的误差。

发明内容

本发明提供一种保偏光纤拍长测量装置及测量方法，用以解决不同双折射保偏光纤拍长的测量难题。

本发明的技术方案如下：一种保偏光纤拍长测量装置，包括：SLD光源、起偏器、压力机构、偏振分束干涉仪和稳频干涉仪；压力机构由一对带V型槽的底座和球头千分尺组成，用于对被测保偏光纤施加压力；偏振分束干涉仪由第一分束棱镜、两片1/4波片、第一参考镜、第一测量镜、检偏器和第一光电探测器组成，用于对被测保偏光纤内部的偏振耦合进行测量；稳频干涉仪由稳频He-Ne激光器、第二分束棱镜、第二参考镜、第二测量镜和第二光电探测器组成，用于测量耦合点之间的光学长度；其中，第一分束棱镜为偏振分束棱镜，第二分束棱镜为消偏分束棱镜，第一参考镜、第一测量镜和第二参考镜、第二测量镜为平面反射镜或角锥棱镜。

上述中，所述第一测量镜和所述第二测量镜放置于同一精密位移机构上，在被测保偏光纤拍长测量过程中，保证所述第一测量镜和第二测量镜同步进行移动。

一种保偏光纤拍长测量装置的测量方法，具体测量过程如下：SLD光源的输出光经起偏器后注入被测保偏光纤某一偏振主轴，被测保偏光纤平直放置于压力机构的V型槽内，由球头千分尺对被测保偏光纤施加压力，人为制造两个应力点，使得被测保偏光纤内的传输光在这两个应力点处产生大的偏振耦合；球头千分尺顶端为一个半径较小的圆弧，尽量使得与被测保偏光纤之间为点接触，两个球头千分尺与被测保偏光纤接触点之间的距离使用激光干涉仪进行测量，得到被测保偏光纤上两个应力点之间的几何长度L；

被测保偏光纤的输出光进入偏振分束干涉仪，由第一分束棱镜分为两束正交的偏振光，两个1/4波片与第一分束棱镜的光轴夹角均为45°，所述两束正交的偏振光通过两个1/4波片后分别经第一测量镜和第一参考镜反射，再次通过两个1/4波片，各自的偏振方向发生90°偏转，再次通过第一分束棱镜后合束出射；检偏器与第一分束棱镜光轴的夹角为45°，从第一分束棱镜出射的两束正交偏振光通过检偏器后发生干涉，由第一光电探测器接收测量；通过精密位移机构控制第一测量镜进行移动，对发生偏振耦合的两个偏振模式之间的光程差进行补偿，产生的白光干涉信号由第一光电探测器接收测量；