[发明专利]高稳定度低纹波系数光强磁光补偿器

说明书

本发明属于光强度控制领域，更进一步涉及一种光电闭环负反馈控制光偏振面以控制对光源光强的补偿程度，从而达到输出高稳定度低纹波系数光强的技术和装置。

目前，用于激光光强控制的技术是激光管温度控制、激光管电流控制或二次光放大器的电流控制，如美国专利4，958，354，Sep.18，1990。这些技术的缺点是，由于热惯性大，反应慢，激光管电流控制只能针对固定的一台激光器，无互换性，而二次光放大器电流控制比较昂贵且只能用于特定波长。

本发明的目的是提供一种结构简单，反应快，互换性好，使用波段较宽，成本较低的激光或普通光源光强磁光补偿器。

本发明采用光电闭环负反馈控制光偏振面的方法达到对光源光强的补偿。本发明的补偿器有两片平行放置的偏振片，一个带有磁轭的电螺线管置于两片偏振片之间，电螺线管中有一个Tb-磁光玻璃棒，偏振片B的快轴与偏振片A的快轴呈45°角，光源的输出光通过偏振片A、Tb-磁光玻璃棒和偏振片B。与偏振片B成某一角度的分束片，将少量经过偏振片B的偏振光送至硅光电探测器，硅光电探测器的电压输出到负反馈放大器。负反馈放大器驱动电流放大器输入电流到电螺线管产生磁场，通过Tb-磁光玻璃棒控制光的偏振面，从而达到对光强补偿的目的。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1为本发明的原理示意图。

本发明的光源（1）作为其输出光强度Iin为被补偿控制的对象，用偏振片A（2）对Iin起偏振。偏振片B（10）的快轴与偏振片A（2）的快轴呈45°角，用于对经过偏振片A（2）的光进行预偏置。带有磁轭（4）的电螺线管（3）置于两片偏振片（2）和（10）之间，电螺线管（3）中放置一个Tb-磁光玻璃棒（5）。Iin通过偏振片A（2），Tb-磁光玻璃棒（5）和偏振片B（10）。与偏振片B（10）成某一角度的分束片（9），使大部分光成为输出光Iout，而小部分成为补偿控制用光If送至硅光电探测器（8），硅光电探测器（8）的电压输出到负反馈放大器（7），负反馈放大器（7）内部设有基准比较电压，负反馈放大器（7）驱动电流放大器（6）输出电流到电螺线管（3），在管内Tb-磁光玻璃棒（5）中产生磁场，使偏振片A（2）输出的偏振光获得偏振面附加偏转。这束被附加偏转的光;经过偏振片B（10）后，其强度的变化就受到了补偿，如公式：

Iout＝IinCos²（45+0），0＝VH1所示，

式中Iin，Iout分别是光源输出光强和本补偿器输出光强，0是控制电流所产生的磁场H在Tb-磁光玻璃棒中使光偏振面获得的附加偏转，1是Tb磁光玻璃棒的长度，V是Tb-磁光玻璃的旋光系数。

本发明中的Tb-磁光玻璃棒（15）为磁光旋光材料制成，它由T_b2O₃与B₂O₃，SiO₂等一起，用铂金坩埚在1500℃左右熔制而成。本发明的电螺线管（3）采用不同谐振峰多槽路并绕结构。

本发明在室温下对6328A的氦氖激光进行补偿时，在输入光强度I_in变化达到20%时，I_out的直流分量变化小于1%。未加补偿时I_out中的2KH_z交流波动的幅度与平均直流分量幅度之比为12%，加上补偿后这个比值减小到1.6%以下。控制电路的一小时温漂约为额定输出的3‰。电路的功耗约为15W。

本发明提供的结构简单，成本较低，使用波段为0.45μ-1.5μ，响应频谱较宽，通用性强，可使用于室温，低功耗的高稳定度低纹波系数光强磁光补偿器，在精密光电计量、传感和自动控制等领域具有实际应用价值。