CN103454727B - 一种Lyot消偏器的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Lyot消偏器的制作方法，包括：S1、搭建线偏振光输出装置后，输出线偏振光，将该线偏振光作为制作消偏器时的参考信号；S2、将输出线偏振光的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤进行熔接；S3、将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行45°熔接；S4、将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行45°熔接；S5、在第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口处进行切割；S6、对三段保偏光纤之间的熔接口进行保护。本发明的一种Lyot消偏器的制作方法，制备过程简单，操作简易，成品率高，成本低，而且获得的Lyot消偏器体积小，结构紧凑且消偏效果良好，可广泛应用于消偏器的制作中。

Description

一种Lyot消偏器的制作方法

技术领域

本发明涉及光纤电流互感器领域，特别是涉及一种Lyot消偏器的制作方法。

背景技术

目前电力系统使用的电磁式互感器存在体积大、重量重、有铁磁饱和铁磁谐振等缺点，无法维持较高的测量精度，因此，光纤电流互感器的出现以及应用给电力系统带来了革命性影响。图1所示为目前常见的全光纤电流互感器的结构示意图，这种全光纤电流互感器的技术方案和原理主要借鉴于成熟的反射式光纤陀螺技术，最主要区别在于全光纤电流互感器多了一个四分之一波片。

从图1全光纤电流互感器的结构示意图可看出，SLED光源为宽谱光源，其发出的光经过起偏器后输出线偏振光。该线偏振光 45°耦合进相位调制器的保偏光纤后形成两束分别沿着保偏光纤尾纤的快轴和慢轴传输的正交偏振光。由相位调制器调制后形成的这两束正交偏振光，经延迟线1后均产生一个附加相位差，然后经四分之一波片2分别被转化为左旋和右旋圆偏振光，然后进入传感光纤环3。传感光纤环3中间的通电的导体4在传感光纤环3的周围产生磁场，在该磁场产生的法拉第磁光效应下，这两束圆偏振光以不同的速度传输，然后这两束圆偏振光传输到反射镜5处经反射镜5反射且反射后这两束圆偏振光发生偏振模式互换。经反射镜5反射后的圆偏振光再次经过传感光纤环3而再产生一次法拉第磁光效应，由于其非互易特性，使得这两束圆偏振光相位差加倍。这两束圆偏振光再次经过四分之一波片2后，重新恢复为线偏振光，并在起偏器处发生干涉。最后携带相位差信息的光由耦合器耦合进电路模块中的光电探测器中。经光电探测器转换后得到的包含相位信息的光信号的公式为：

上式中，为光路损耗，为SLED光源输出功率，为调制相位，，其中，为传感光纤的匝数，为Verdet常数，为导体4中的电流。

从全光纤电流互感器整个工作原理和过程中可以看出，起偏器既有起偏作用又有干涉检偏的作用，在全光纤电流互感器中有很重要的作用。而SLED宽谱光源输出的光功率与相应波长的关系呈高斯分布，一般输出的光偏振度为25%左右，但是以上这两个特点会随SLED实际工作温度、使用时间、恒流漂移等因素而发生变化，这将导致起偏器输出的线偏振光也会相应发生一定的变化。为了使得起偏器输出的线偏振光保持比较稳定状态以期获得全光纤电流互感器测试精度的提高，首先需要对SLED输出的光进行消偏处理，使输出光波随机地均匀分布在所有可能的偏振态，即把光源输出的光转变为自然光。这样，起偏器输出的线偏振光将不受相应输入光偏振态和功率谱变化的影响，使起偏器输出的线偏振光能够保持一个稳定的状态，最终有利于提高全光纤电流互感器的电流测量精度。因此，在图1中的全光纤电流互感器的基础上增加一个消偏器6，如图2所示。

目前已有的消偏器结构主要有晶体式，也有全光纤式。但是晶体式结构的消偏器体积比较大，而且是分立式结构，工作的光谱带宽比较窄，而全光纤电流互感器实用的SLED光源为宽谱光源，因此晶体式消偏器不适合于全光纤电流互感器使用要求；目前的全光纤式消偏器结构比较复杂，体积也相对比较大，不利于全光纤电流互感器光路结构紧凑化设计要求。虽然目前还适用于宽谱光源的Lyot消偏器有了一定的理论分析，但是目前Lyot消偏器只停留在理论阶段，并没有成熟的制作方法。因此，目前的消偏器无法满足全光纤电流互感器的使用需求。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种制备过程简单、操作简易且成品率高的Lyot消偏器的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种Lyot消偏器的制作方法，包括：

S1、搭建线偏振光输出装置后，输出线偏振光，将该线偏振光作为制作消偏器时的参考信号；

S2、将输出线偏振光的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤进行熔接；

S3、将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行45°熔接；

S4、将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行45°熔接；

S5、在第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口处进行切割；

S6、对三段保偏光纤之间的熔接口进行保护。

进一步，所述步骤S1中所述线偏振光输出装置包括SLED光源以及与SLED光源熔接的起偏器，所述起偏器带有用于输出线偏振光的保偏光纤尾纤，所述线偏振光的消光比不小于30dB。

进一步，所述步骤S2，包括：

S21、将第一段保偏光纤的一端与保偏光纤尾纤放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S22、采用半自动熔接方式，将保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤初步对准，同时将第一段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S23、调节熔接机马达使得第一段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的消光比的值，当消光比的值大于28dB时，进行放电熔接。

进一步，所述步骤S3，包括：

S31、将第一段保偏光纤的另一端与第二段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S32、采用半自动熔接方式，将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行对准，同时将第二段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S33、调节熔接机马达使得第二段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接，实现45°熔接。

进一步，所述步骤S4，包括：

S41、将第二段保偏光纤的另一端与第三段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S42、采用半自动熔接方式，将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行对准，同时将第三段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S43、调节熔接机马达使得第三段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接。

进一步，所述步骤S5，其具体为：

将熔接在一起的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤放置在光纤切割平台上，调节光纤切割平台，使切割刀刀口对准第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口后进行切割。

进一步，所述步骤S6，包括：

S61、对三段保偏光纤之间的熔接口进行清洁；

S62、将紫外胶均涂覆到第一段保偏光纤与第二段保偏光纤之间的熔接口以及第二段保偏光纤与第三段保偏光纤之间的熔接口后，使用紫外光照射熔接口，使熔接口上的紫外胶快速固化。

进一步，所述第一段保偏光纤、第二段保偏光纤及第三段保偏光纤的长度比为1:2:4。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种Lyot消偏器的制作方法，首先产生一个线偏振光作为参考信号，然后对三段保偏光纤依次进行45°熔接构成Lyot消偏器，并对熔接口进行保护。本方法制备过程简单，操作简易，成品率高，成本低，而且获得的Lyot消偏器体积小，结构紧凑且消偏效果良好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是传统的全光纤电流互感器的示意图；

图2是加入消偏器的全光纤电流互感器的示意图；

图3是本发明的一具体实施例中使用的线偏振光输出装置的示意图；

图4是本发明的一具体实施例的步骤S2中进行熔接的示意图；

图5是本发明的一具体实施例中构成Lyot消偏器的三段保偏光纤的熔接方式示意图；

图6是本发明的一具体实施例中所获得的Lyot消偏器的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种Lyot消偏器的制作方法，包括：

S1、搭建线偏振光输出装置后，输出线偏振光，将该线偏振光作为制作消偏器时的参考信号；

S2、将输出线偏振光的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤进行熔接；

S3、将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行45°熔接；

S4、将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行45°熔接；

S5、在第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口处进行切割；

S6、对三段保偏光纤之间的熔接口进行保护。

进一步作为优选的实施方式，步骤S1中线偏振光输出装置包括SLED光源以及与SLED光源熔接的起偏器，起偏器带有用于输出线偏振光的保偏光纤尾纤，线偏振光的消光比不小于30dB。

进一步作为优选的实施方式，步骤S2，包括：

S21、将第一段保偏光纤的一端与保偏光纤尾纤放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S22、采用半自动熔接方式，将保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤初步对准，同时将第一段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S23、调节熔接机马达使得第一段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的消光比的值，当消光比的值大于28dB时，进行放电熔接。

进一步作为优选的实施方式，步骤S3，包括：

S31、将第一段保偏光纤的另一端与第二段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S32、采用半自动熔接方式，将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行对准，同时将第二段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S33、调节熔接机马达使得第二段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接，实现45°熔接。

进一步作为优选的实施方式，步骤S4，包括：

S41、将第二段保偏光纤的另一端与第三段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S42、采用半自动熔接方式，将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行对准，同时将第三段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S43、调节熔接机马达使得第三段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接。

进一步作为优选的实施方式，步骤S5，其具体为：

将熔接在一起的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤放置在光纤切割平台上，调节光纤切割平台，使切割刀刀口对准第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口后进行切割。

进一步作为优选的实施方式，步骤S6，包括：

S61、对三段保偏光纤之间的熔接口进行清洁；

S62、将紫外胶均涂覆到第一段保偏光纤与第二段保偏光纤之间的熔接口以及第二段保偏光纤与第三段保偏光纤之间的熔接口后，使用紫外光照射熔接口，使熔接口上的紫外胶快速固化。

进一步作为优选的实施方式，第一段保偏光纤、第二段保偏光纤及第三段保偏光纤的长度比为1:2:4。

本发明的一具体实施例如下：

一种Lyot消偏器的制作方法，包括：

S1、搭建线偏振光输出装置后，输出线偏振光，将该线偏振光作为制作消偏器时的参考信号；参照图3，线偏振光输出装置包括SLED光源以及与SLED光源熔接的起偏器，起偏器带有用于输出线偏振光的保偏光纤尾纤，线偏振光的消光比不小于30dB，且偏振度尽量接近100%。

S2、将输出线偏振光的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤进行熔接：

S21、将第一段保偏光纤的一端与保偏光纤尾纤放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S22、采用半自动熔接方式，将保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤初步对准，同时将第一段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S23、调节熔接机马达使得第一段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的消光比的值，当消光比的值大于28dB时，进行放电熔接。

本步骤熔接时的示意图如图4所示，图4中，省略了熔接机的光纤夹具。另外，进行放电熔接时是通过图4中的熔接机电极放电的。

S3、将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行45°熔接：

S31、将第一段保偏光纤的另一端与第二段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S32、采用半自动熔接方式，将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行对准，同时将第二段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S33、调节熔接机马达使得第二段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接，实现45°熔接；这里，调节马达时，偏振分析仪测得的偏振度的值将会发生变化，当偏振度的值变小到某一个值后又开始变大时，往回调节马达，使得偏振分析仪测得的偏振度的值为最小值，此时进行熔接，一般情况下，本步骤的偏振度的最小值约为4%。

S4、将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行45°熔接：

S41、将第二段保偏光纤的另一端与第三段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S42、采用半自动熔接方式，将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行对准，同时将第三段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S43、调节熔接机马达使得第三段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接；同样的，这里，调节马达时，偏振分析仪测得的偏振度的值将会发生变化，当偏振度的值变小到某一个值后又开始变大时，往回调节马达，使得偏振分析仪测得的偏振度的值为最小值，此时进行熔接，一般情况下，本步骤的偏振度的最小值约为0.2%，较为接近0，因此，由三段保偏光纤熔接构成的消偏器可以达到很好的消偏效果，可广泛应用在图2中所示的全光纤电流互感器中，并推动全光纤电流互感器的应用推广。

S5、在第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口处进行切割：将熔接在一起的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤放置在光纤切割平台上，调节光纤切割平台，使切割刀刀口对准第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口后进行切割。将第一段保偏光纤与线偏振光发生装置的保偏光纤尾纤熔接是为了在Lyot消偏器的制作过程中使用线偏振光发生装置产生的线偏振光作为参考信号，因此，制作完成后要在第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口处进行切割，从而获得Lyot消偏器。

S6、对三段保偏光纤之间的熔接口进行保护：

S61、对三段保偏光纤之间的熔接口进行清洁；

S62、将紫外胶均涂覆到第一段保偏光纤与第二段保偏光纤之间的熔接口以及第二段保偏光纤与第三段保偏光纤之间的熔接口后，使用紫外光照射熔接口，使熔接口上的紫外胶快速固化。

步骤S6是在获得的Lyot消偏器的两个45°熔接口处涂覆紫外胶并使其固化，从而保护熔接口。

步骤S4中，将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行45°熔接时，第三段保偏光纤依次偏离偏振轴的角度只要在45°附近即可，角度范围可适当放宽，例如40°~50°。

本实施例中，三段保偏光纤进行熔接时的示意图如图5所示，第一段保偏光纤、第二段保偏光纤及第三段保偏光纤依次偏离偏振轴45°进行熔接。而且第一段保偏光纤、第二段保偏光纤及第三段保偏光纤的长度比为1:2:4。

本实施例所获的的Lyot消偏器如图6所示，该Lyot消偏器由三段保偏光纤依次熔接构成，熔接口涂覆紫外胶以对熔接口进行保护。本实施例获得的Lyot消偏器从外形结构上基本可看作一根完整的光纤，该Lyot消偏器应用在系统光路中，一般可作为尾纤进行熔接并盘好，基本不用作为一个单独的光学器件而占有独立的空间，应用在全光纤电流互感器中，将有利于其光路系统的紧凑设计。另外，本方法制备过程简单，操作简易，而且在制作过程中采用线偏振光作为参考信号，结合实时偏振分析仪实时检测到的数据来控制制作过程，成品率高且成本低，而且获得的Lyot消偏器体积小，结构紧凑且消偏效果良好。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种Lyot消偏器的制作方法，其特征在于，包括：

S1、搭建线偏振光输出装置后，输出线偏振光，将该线偏振光作为制作消偏器时的参考信号；

S2、将输出线偏振光的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤进行熔接；

S3、将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行45°熔接；

S4、将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行45°熔接；

S5、在第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口处进行切割；

S6、对三段保偏光纤之间的熔接口进行保护；

所述步骤S1中所述线偏振光输出装置包括SLED光源以及与SLED光源熔接的起偏器，所述起偏器带有用于输出线偏振光的保偏光纤尾纤，所述线偏振光的消光比不小于30dB；

所述步骤S2，包括：

S21、将第一段保偏光纤的一端与保偏光纤尾纤放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S22、采用半自动熔接方式，将保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤初步对准，同时将第一段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S23、调节熔接机马达使得第一段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的消光比的值，当消光比的值大于28dB时，进行放电熔接。

2.根据权利要求1所述的一种Lyot消偏器的制作方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：

S31、将第一段保偏光纤的另一端与第二段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S32、采用半自动熔接方式，将第一段保偏光纤与第二段保偏光纤进行对准，同时将第二段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S33、调节熔接机马达使得第二段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接，实现45°熔接。

3.根据权利要求2所述的一种Lyot消偏器的制作方法，其特征在于，所述步骤S4，包括：

S41、将第二段保偏光纤的另一端与第三段保偏光纤的一端放入熔接机的光纤夹具中做熔接准备；

S42、采用半自动熔接方式，将第二段保偏光纤与第三段保偏光纤进行对准，同时将第三段保偏光纤的另一端接入偏振分析仪中；

S43、调节熔接机马达使得第三段保偏光纤进行旋转，同时观测偏振分析仪测得的偏振度的值，当观测到偏振度的值为最小值时，进行放电熔接。

4.根据权利要求1所述的一种Lyot消偏器的制作方法，其特征在于，所述步骤S5，其具体为：

将熔接在一起的保偏光纤尾纤与第一段保偏光纤放置在光纤切割平台上，调节光纤切割平台，使切割刀刀口对准第一段保偏光纤与保偏光纤尾纤的熔接口后进行切割。

5.根据权利要求1所述的一种Lyot消偏器的制作方法，其特征在于，所述步骤S6，包括：

S61、对三段保偏光纤之间的熔接口进行清洁；

S62、将紫外胶均涂覆到第一段保偏光纤与第二段保偏光纤之间的熔接口以及第二段保偏光纤与第三段保偏光纤之间的熔接口后，使用紫外光照射熔接口，使熔接口上的紫外胶快速固化。

6.根据权利要求1所述的一种Lyot消偏器的制作方法，其特征在于，所述第一段保偏光纤、第二段保偏光纤及第三段保偏光纤的长度比为1:2:4。