CN104635347A - 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种消除法拉第旋转器旋转角与波长和温度相关的法拉第旋转镜。它是将被法拉第旋转器作用后的旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量除去，使各波长剩余的光都处于相同的单一方向的线偏振态，从而消除由法拉第旋转器的波长温度相关而引起的法拉第旋转镜的光的旋转角度变化，使法拉第旋转镜的输出光的偏振态与波长温度无关。本发明的优点是能够消除任何种类旋光晶体导致的法拉第旋转器旋转角度色散及温度相关的影响，它适用于任何使用法拉第旋光晶体的场合。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感和光纤通讯领域，更具体地涉及一种消除法拉第旋转镜旋转角与波长和温度相关的法拉第旋转镜。本发明要求申请日为2013.12.04、申请号为201310646181.0的发明专利的本国优先权。
背景技术
光信号解调为了达到高分辨力，一般都使用干涉式解调方法，光纤干涉仪的研制是一项关键技术。保偏光纤价格高昂，且保偏耦合器在有些关键技术上还不是很完善，限制了其应用。普通单模光纤由于双折射效应，干涉仪两臂的偏振态会随机变化，导致输出干涉信号的可见度随之变化，此即为偏振诱导信号衰落效应。
光信号进行干涉式解调时，干涉条纹可见度的波动将直接影响解调结果的稳定性，因此，光纤干涉仪的偏振控制已成为影响光信号解调器件的一个关键问题。国内外已提出多种消除偏振诱导信号衰落的方法，其中利用法拉第旋转镜进行双折射补偿的方法可得到良好的消偏效果，公告号为CN103412371A的中国发明专利公布了这样的法拉第旋转镜。但是，由于法拉第旋转晶体材料固有的旋转角度色散和温度相关特性，传统的法拉第旋转镜使得上述补偿方法无法对宽带波长和大温度范围同时有效。专利申请公布号为CN102906629A的发明专利利用双折射元件分偏振光、透镜光束交汇等方法成功地克服了法拉第旋转晶体的波长温度特性带来的不良影响，然而,当两束能量高斯分布的光束在空间分开的不足够时，透镜的合束方式会导致消光比不高，为了获得高消光比，专利CN102906629A要求两束光的空间位移量大于两倍以上的模场直径，这又会增加器件尺寸和成本。因此发明一种新型的与波长和温度无关的法拉第旋转镜非常有益。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，将法拉第旋转器作用后的旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量消除，使剩下的各波长的光都具有相同的线偏振态，从而消除由法拉第旋转器旋转角度与波长、温度相关引起的法拉第旋转镜对光的旋转角度随波长变化以及温度引起的旋转角度随温度变化的影响，使法拉第旋转镜与波长无关、与温度无关；同时提高法拉第旋转镜的消光比、减少插损、缩小尺寸和降低成本。
本发明的技术方案是：光束交汇器将偏振分光器出射的两束光在反射镜处光路交换，光束各自沿对方光路反向传输，偏振分光器将法拉第旋光晶体两次同向旋转后的偏振光重新合并到入射主光路，同时使其中旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量偏离主传输光路，从而消除法拉第旋转器与波长温度相关的旋转角度的影响，使法拉第旋转镜与波长和温度无关。
本发明的光束交汇器的光束交汇功能通过三类光学元件实现：各向同性的偏振无关折射棱镜元件，例如玻璃材料的菲涅耳双棱镜；各向异性的偏振相关折射棱镜元件，例如双折射晶体材料的诺马斯基棱镜或沃拉斯顿棱镜；光学干涉反射膜或全反射光学介质界面构成光束反射元件。
本发明的法拉第旋转器是利用磁光效应将光的偏振方向旋转的光学器件。法拉第旋转器通常包含非互易性磁光晶体和为晶体提供饱和磁场的永久磁体。本发明的法拉第旋转器可以由两种任意厚度的法拉第磁光晶体组成，但必需要满足同一光束经过此两种厚度法拉第磁光晶体的旋转角度累积之和为90度，才可实现本技术方案。
本发明的偏振分光器是偏振分光光学干涉薄膜元件或双折射晶体元件或双折射晶体复合元件，包括但不限于麦克尼尔(MacNeille)光学薄膜偏振器，沃拉斯顿(Wollaston)棱镜偏振器，双沃拉斯顿棱镜(Double Wollaston prism)偏振器，偏振光束偏移器(PBDPolarization Beam Displacer)，洛匈(Rochon)棱镜,尼科尔(Nicol)棱镜，双折射楔角片(Birefringent Crystal Wedge)，塞拿蒙棱镜(Senarmont Prism)或诺马斯基棱镜(Nomarski Prism)。
本发明较好的技术方案是：光路经过光输入耦合元件、偏振分光器、偏振无关折射光束交汇器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振无关折射光束交汇器、偏振分光器至光输入耦合元件；或者光路经过光输入耦合元件、偏振分光器、法拉第旋转器、偏振无关折射光束交汇器、反射镜、偏振无关折射光束交汇器、法拉第旋转器、偏振分光器至光输入耦合元件。被偏振分光器分出的两光束经过偏振无关折射光束交汇器后两束光沿对方的路经反向传输，两次经过法拉第旋转器后两束光的电场振动面旋转接近90度，反向进入偏振分光器后两束光被在空间重新合并，而两束光旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量光则被在空间拉大传输角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量对主光路光偏振态的影响，实现了各种波长都具有相同的偏振态输出。
上述技术方案中所述的偏振分光器是偏振分光光学干涉薄膜元件、或是双折射晶体元件、或是双折射晶体复合元件,偏振无关折射光束交汇器是各向同性光学介质构成的折射元件或复合折射元件。做为偏振无关折射光束交汇器的折射元件或复合折射元件包括但不限于菲涅耳双棱镜(Fresnel Biprism)。
所述的偏振无关折射光束交汇器是偏振无关的。当入射偏振无关折射光束交汇器的两束正交偏振光相互平行时，这两束正交偏振光部分光场重叠的光能量不能实现光路相互交换，还会沿原光路返回，例如，当偏振分光晶体是偏振光束偏移器(PBD Polarization BeamDisplacer)时，菲涅耳双棱镜的入射光为平行光，菲涅耳双棱镜的折射光的消光比就会与两束正交偏振光的空间位移量有关，为了获得高偏振消光比，已被偏振光束偏移器分开的两束正交偏振光的空间位移量需要超过高斯分布的模场直径两倍以上；当入射的两束正交偏振光相互不平行时，部分光场重叠的光能量虽不能实现光路交换，但也不会沿原光路返回，虽不影响消光比，但会增加光路能量损耗。例如，偏振分光晶体是沃拉斯顿(Wollaston)棱镜偏振器，其折射光的消光比就不会依赖于两束正交偏振光的空间位移量。
本发明又一种较好的技术方案是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、偏振无关折射光束交汇器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振无关折射光束交汇器、偏振分光器、由光输入耦合元件原路反向输出。
本发明又一种较好的技术方案是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、法拉第旋转器、偏振无关折射光束交汇器、反射镜、偏振无关折射光束交汇器、法拉第旋转器、偏振分光器、由光输入耦合元件原路反向输出。
本发明又一种较好的技术方案是：光路经过光输入耦合元件、偏振分光器和反射光束交汇器复合元件、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振分光器和反射光束交汇器复合元件至光输入耦合元件，被偏振分光器和反射光束交汇器复合元件分出的两光束再交汇后，两束光沿对方的路径反向传输，两次经过法拉第旋转器后两束光的电场振动面旋转接近90度，反向进入偏振分光器和反射光束交汇器复合元件后两束光被在空间重新合并，而两束光旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量光则被在空间拉大传输角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量对主光路光偏振态的影响，实现了各种波长都具有相同的偏振态输出。
上述技术方案中所述的偏振分光器和反射光束交汇器复合元件是偏振分光器和反射光束交汇器二者功能的复合元件。偏振分光器是偏振分光光学干涉薄膜元件、或是双折射晶体元件、或是双折射晶体复合元件,反射光束交汇器是光学干涉反射膜或全反射光学介质界面构成光束反射元件。做为偏振分光器和反射光束交汇器复合元件包括但不限于横向位移偏振分光器(Lateral Displacement Polarizingsplitter)或侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器((PBDPolarization Beam Displacer)。
所述的偏振分光器和反射光束交汇器复合元件对光的反射偏折仅依赖于光束相对反射面的入射方向，对已被偏振分光器分开一定角度的两束正交偏振光，其反射光的消光比不受两束正交偏振光空间能量分布的重合程度影响。
本发明还有一种较好的技术方案是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器和反射光束交汇器复合元件、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振分光器和反射光束交汇器复合元件、由光输入耦合元件原路反向输出。
本发明更好的技术方案是：光路经过光输入耦合元件、偏振分光器、双折射晶体偏振光束交汇器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、双折射晶体偏振光束交汇器、偏振分光器至光输入耦合元件。被偏振分光器分出的两光束经过双折射晶体偏振光束交汇器后两束光沿对方的路经反向传输，两次经过法拉第旋转器后两束光的电场振动面旋转接近90度，反向进入偏振分光器后两束光被在空间重新合并，而两束光旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量光则被在空间拉大传输角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振光分量对主光路光偏振态的影响，实现了各种波长都具有相同的偏振态输出。
上述技术方案中所述的偏振分光器是偏振分光光学干涉薄膜元件、或是双折射晶体元件、或是双折射晶体复合元件的同时,双折射晶体偏振光束交汇器也是双折射晶体元件、或双折射晶体复合元件；或者，上述技术方案中所述的偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器二者功能的复合元件是偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件,也是双折射晶体的复合元件。做为双折射晶体偏振光束交汇器的双折射晶体元件或双折射晶体复合元件包括但不限于沃拉斯顿(Wollaston)棱镜，双沃拉斯顿棱镜(Double Wollaston prism)，偏振光束偏移器(PBD Polarization Beam Displacer)，洛匈(Rochon)棱镜,尼科尔(Nicol)棱镜，双折射楔角片(Birefringent CrystalWedge)，塞拿蒙棱镜(Senarmont Prism)或诺马斯基棱镜(NomarskiPrism)；做为偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件的复合双折射晶体元件包括但不限于诺马斯基棱镜(Nomarski Prism)。
所述的双折射晶体偏振光束交汇器的双折射晶体元件或双折射晶体复合元件仅对不同的偏振态产生不同的偏折作用，因此这种对不同偏振态的偏折作用与不同偏振态光束在空间的能量分布的重合程度无关，两束正交偏振光在空间的重合程度不会影响偏折光的偏振消光比和光路能量损耗。
所述的诺马斯基棱镜是由两块双折射晶体楔角组成的复合晶体，结构紧凑，多应用于微分干涉相衬显微镜。诺马斯基棱镜对两束偏振光的交汇作用仅依赖于所偏折光的偏振方向，与两束偏振光的高斯光束能量空间分布无关，即便是这两束光的能量空间有重合，它依旧可获得很高的偏振消光比，诺马斯基棱镜的偏振消光比仅取决于双折射晶体本身的消光比,诺马斯基棱镜构成的法拉第旋转镜的消光比不受寻常光和非寻常光高斯光束能量空间分布限制。
透镜的光束交汇器要求两束正交偏振光相互平行入射，光束能量重叠部分的光不能实现光路交换，还会沿原光路返回，这些原光路返回的能量将会降低消光比，因此透镜做为光束交汇器构成的法拉第旋转镜消光比依赖于光能量的空间分布。为获得较高的消光比，透镜的光束交汇器要求空间上已分开的两束正交偏振光相距足够的空间位移量，比如需要超过高斯分布的模场直径两倍以上。法拉第旋转镜的消光比受制于两束正交偏振光的空间位移量大小，使用较大尺寸的双折射材料才能获得较大的正交偏振光的位移量。
本发明还有两种更好的技术方案：
一种是光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、双折射晶体偏振光束交汇器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、双折射晶体偏振光束交汇器、偏振分光器、由光输入耦合元件原路反向输出。
另一种是光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件、由光输入耦合元件原路反向输出。
本发明能够完全消除法拉第非互易旋光晶体的旋转角度色散以及旋转角度与温度相关对法拉第旋转镜旋转角的影响。
附图说明
图1为法拉第晶体的角度色散曲线图
图2为法拉第晶体的角度温度相关曲线图
图3为诺马斯基棱镜的结构示意图
图4为两束偏振正交光的光强度高斯分布示意图
图5为本发明的侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器的结构示意图
图6为本发明的横向位移偏振分光器的结构示意图
图7为本发明的实施例1的结构示意及光路图
图8为本发明实施例1的传输光束的偏振状态图之一
图9为本发明实施例1的传输光束的偏振状态图之二
图10为本发明实施例1的传输光束的偏振状态图之三
图11为本发明的实施例2的结构示意及光路图
图12为本发明的实施例3的结构示意及光路图
图13为本发明的实施例4的结构示意及光路图
图14为本发明的实施例5的结构示意及光路图
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做详细描述：
图1是非互易性法拉第磁光晶体在饱和磁场作用下，其对线偏振光的旋转角和波长的色散关系，一定温度下，波长越长，旋转角越小。
图2是非互易性法拉第磁光晶体在饱和磁场作用下，其对线偏振光的旋转角和温度的关系，对一定波长，温度越高，旋转角越小。
图3是诺马斯基棱镜的结构示意图，由两块双折射晶体楔角组成的复合双折射晶体，图中的箭头分别示意了两块双折射晶体楔角的光轴方向，一个平行纸面，另一个垂直纸面。
图4是两束偏振正交光的光强度高斯分布示意图，示意了两束平行光在光路中的光能量部分重叠情况。
图5为本发明的侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器的结构示意图，高反射界面可以是抛光良好的全反射界面，也可以是高反射率的光学干涉薄膜或者金属膜。e为偏振光束偏移器，f为高反射界面，X是光轴方向。
图6为本发明的侧面包含高反射率界面的横向位移偏振分光器的结构示意图，高反射界面可以是抛光良好的全反射界面，也可以是高反射率的光学干涉薄膜或者金属膜。i为六面体玻璃，j为偏振分光光学干涉薄膜面(MacNeille coating),k为高反射界面，j和k面不平行并成一定夹角。
[实施例1]
图7中的与波长和温度无关的法拉第旋转镜包含一个单模单光纤准直器11，一个诺马斯基棱镜12，其光轴X1与x轴一致,其光轴X2处于y-z平面内，一个法拉第旋转器34，一个介质光学薄膜平面反射镜15。
图7中从单模单光纤准直器11出射的光线100，沿直角坐标系z轴传输，射到诺马斯基棱镜12上先是分为偏振方向相互垂直的两束线偏振光寻常光111和非寻常光121，经过棱镜的两块楔角界面时又汇聚，经由法拉第旋转器34，振动面均旋转约45度，成为束光112和122，并相交于平面反射镜15，光束112和122分别地成为反射光113和123，光路发生了相互交换，沿z轴负方向传输的反射光113和123第二次通过法拉第旋转器34，振动面也再次同向旋转约45度，累积旋转约90度，光束成为114和124，进入诺马斯基棱镜12后，光束124被诺马斯基棱镜12分为非寻常光125和寻常光126，光束125来自光束124中的y-z面内的偏振分量，光束114被诺马斯基棱镜12分为寻常光115和非寻常光116，光束115来自光束114中的x轴方向的偏振分量，光束116和126在空间上被合并，离开诺马斯基棱镜12后成为光束199，而光束115和125则在空间上分开了距离，偏离了主光束199，最后光束199耦合到单模单光纤准直器11。
本实施例中的诺马斯基棱镜12同时起到了偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器功能的复合作用,是偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件。本实施例的法拉第旋转镜体积小，消光比高。
图7中光线的传输过程位置(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)横截面处所对应的偏振态依次在图8、图9、图10中对应序号的图中指示。
本实施例的波长和温度无关的法拉第旋转镜通过分离旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量，实现了严格90度旋转角偏振分量的输出，与法拉第旋转器的波长和温度特性无关。
[实施例2]
图11中的与波长和温度无关的法拉第旋转镜包含一个单模单光纤准直器11，一个偏振光束偏移器22，其光轴X3处于y-z平面内，一个沃拉斯顿棱镜23，其光轴X4平行x轴，光轴X5平行y轴，一个法拉第旋转器34，一个介质光学薄膜平面反射镜15。
图11中从单模单光纤准直器11出射的光线300，沿直角坐标系z轴传输，射到偏振光束偏移器22上分为偏振方向相互垂直的两束线偏振光非寻常光311和寻常光321，通过沃拉斯顿棱镜23后汇聚，经由法拉第旋转器34，振动面均旋转约45度，成为汇聚的两束光312和322，并相交于平面反射镜15，光束312和322分别地成为反射光313和323，光路发生了相互交换，沿z轴负方向传输的反射光313和323第二次通过法拉第旋转器34，振动面也再次同向旋转约45度，累积旋转约90度，光束成为314和324，通过沃拉斯顿棱镜23后，光束324被偏振光束偏移器22分为寻常光325和非寻常光326，光束325来自光束324中的x轴方向的偏振分量，光束314被偏振光束偏移器22分为非寻常光315和寻常光316，光束315来自光束314中的y-z面内的偏振分量，光束316和326在空间上被合并，离开偏振光束偏移器22后成为光束399，而光束315和325则在空间上分开了距离，偏离了主光束399，最后光束399耦合到单模单光纤准直器11。
沃拉斯顿棱镜23起到了双折射晶体偏振光束交汇器的作用。
本实施例的波长和温度无关的法拉第旋转镜通过分离旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量，实现了严格90度旋转角偏振分量的输出，与法拉第旋转器的波长和温度特性无关。
[实施例3]
图12中的与波长和温度无关的法拉第旋转镜包含一个单模单光纤准直器11，一个沃拉斯顿棱镜42，其光轴X4平行y轴，其光轴X5平行x轴，一个菲涅耳双棱镜13，其棱边平行于x轴，一个法拉第旋转器34，一个介质光学薄膜平面反射镜15。
图12中从单模单光纤准直器11出射的光线400，沿直角坐标系z轴传输，射到沃拉斯顿棱镜42上分为偏振方向相互垂直的两束线偏振光非寻常光411和寻常光421，再通过菲涅耳双棱镜13交汇，然后经由法拉第旋转器34，振动面均旋转约45度，成为汇聚的两束光412和422，并相交于平面反射镜15，光束412和422分别地成为反射光413和423，光路发生了相互交换，沿z轴负方向传输的反射光413和423第二次通过法拉第旋转器34和菲涅耳双棱镜13，振动面也再次同向旋转约45度，累积旋转约90度，光束成为414和424，光束424被沃拉斯顿棱镜42分为寻常光425和非寻常光426，光束425来自光束424中的x轴方向的偏振分量，光束414被沃拉斯顿棱镜42分为非寻常光415和寻常光416，光束415来自光束414中的y-z面内的偏振分量，光束416和426在空间上被合并，离开沃拉斯顿棱镜42后成为光束499，而光束415和425则在空间上分开了距离，偏离了主光束499，最后光束499耦合到单模单光纤准直器11。
本实施例中的菲涅耳双棱镜13起到了偏振无关折射光束交汇器的作用。
本实施例的波长和温度无关的法拉第旋转镜通过分离旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量，实现了严格90度旋转角偏振分量的输出，与法拉第旋转器的波长和温度特性无关。
[实施例4]
图13中的与波长和温度无关的法拉第旋转镜包含一个单模单光纤准直器11，一个侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器62，其光轴X9处于y-z平面内，一个法拉第旋转器34，一个介质光学薄膜平面反射镜15。
图13中从单模单光纤准直器11出射的光线600，沿直角坐标系z轴传输，射到侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器62上先是分为偏振方向相互垂直的两束线偏振非寻常光611和寻常光621，非寻常光611经过侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器62侧面反射界面后又与寻常光621汇聚，经由法拉第旋转器34，振动面均旋转约45度，成为束光612和622，并相交于平面反射镜15，光束612和622分别地成为反射光613和623，光路发生了相互交换，沿z轴负方向传输的反射光613和623第二次通过法拉第旋转器34，振动面也再次同向旋转约45度，累积旋转约90度，光束成为614和624，进入侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器62后，光束624被先后折射和反射偏折，随后被分为寻常光625和非寻常光626，光束625来自光束624中垂直y-z面的偏振分量，光束614被侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器62分为非寻常光615和寻常光616，光束615来自光束614中y-z面内的偏振分量，光束616和626在空间上被合并，离开侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器62后成为光束699，而光束615和625则在空间上分开了距离，偏离了主光束699，最后光束699耦合到单模单光纤准直器11。
本实施例中的侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器62同时起到了偏振分光器和反射光束交汇器的作用,是偏振分光器和反射光束交汇器复合元件。
本实施例的波长和温度无关的法拉第旋转镜通过分离旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量，实现了严格90度旋转角偏振分量的输出，与法拉第旋转器的波长和温度特性无关。
[实施例5]
图14中的与波长和温度无关的法拉第旋转镜包含一个单模单光纤准直器11，一个横向位移偏振分光器72，一个法拉第旋转器34，一个介质光学薄膜平面反射镜15。
本例下面内容中称偏振光电场方向与x轴平行的光为s光，与x轴垂直的光为p光。
图14中从单模单光纤准直器11出射的光线700，沿直角坐标系z轴传输，射到横向位移偏振分光器72上先是分为偏振方向相互垂直的两束线偏振光s光711和p光721，s光711经过横向位移偏振分光器72侧面反射界面后又与p光721汇聚，经由法拉第旋转器34，振动面均旋转约45度，成为束光712和722，并相交于平面反射镜15，光束712和722分别地成为反射光713和723，光路发生了相互交换，沿z轴负方向传输的反射光713和723第二次通过法拉第旋转器34，振动面也再次同向旋转约45度，累积旋转约90度，光束成为714和724，进入横向位移偏振分光器72后，光束724被反射偏折，随后被分为p光725和s光726，光束725来自光束724中垂直x轴的偏振分量，光束714被横向位移偏振分光器72分为s光715和p光716，光束715来自光束714中平行x轴的偏振分量，光束716和726在空间上被合并，离开横向位移偏振分光器72后成为光束799，而光束715和725则在空间上分开了距离，偏离了主光束799，最后光束799耦合到单模单光纤准直器11。
本实施例中的横向位移偏振分光器72同时起到了偏振分光器和反射光束交汇器的作用,是偏振分光器和反射光束交汇器复合元件。
本实施例的波长和温度无关的法拉第旋转镜通过分离旋转角偏离90度的沿旋转角度色散方向的偏振分量，实现了严格90度旋转角偏振分量的输出，与法拉第旋转器的波长和温度特性无关。
Claims (10)
1.一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜,其特征是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、双折射晶体偏振光束交汇器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、双折射晶体偏振光束交汇器、偏振分光器，由光输入耦合元件原路反向输出。
2.根据权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜：其特征是：所述的双折射晶体偏振光束交汇器是双折射晶体元件或双折射晶体复合元件。
3.根据权利要求2所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜：其特征是：所述的双折射晶体元件或双折射晶体复合元件是沃拉斯顿棱镜，双沃拉斯顿棱镜,偏振光束偏移器，洛匈棱镜,尼科尔棱镜，双折射楔角片，塞拿蒙棱镜或诺马斯基棱镜。
4.一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜,其特征是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件，由光输入耦合元件原路反向输出。
5.根据权利要求4所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜：其特征是：所述的偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件是诺马斯基棱镜。
6.一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜,其特征是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器和反射光束交汇器复合元件、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振分光器和反射光束交汇器复合元件、由光输入耦合元件原路反向输出。
7.根据权利要求6所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜：其特征是：所述的偏振分光器和反射光束交汇器复合元件是横向位移偏振分光器或侧面包含高反射率界面的偏振光束偏移器。
8.一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜,其特征是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、偏振无关折射光束交汇器、法拉第旋转器、反射镜、法拉第旋转器、偏振无关折射光束交汇器、偏振分光器、由光输入耦合元件原路反向输出。
9.一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜,其特征是：光从光输入耦合元件入射，依次经过偏振分光器、法拉第旋转器、偏振无关折射光束交汇器、反射镜、偏振无关折射光束交汇器、法拉第旋转器、偏振分光器、由光输入耦合元件原路反向输出。
10.根据权利要求8或9所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜：其特征是：所述的偏振无关折射光束交汇器是菲涅耳双棱镜。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105425427A (zh) * | 2014-10-13 | 2016-03-23 | 匠研光学科技（上海）有限公司 | 消除法拉第旋转镜旋转角与波长温度相关的方法及其法拉第旋转镜 |
| WO2020075048A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | Soreq Nuclear Research Center | Broadband faraday rotator |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015081806A1 (zh) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 匠研光学科技（上海）有限公司 | 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜 |
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| US9823500B2 (en) * | 2014-06-23 | 2017-11-21 | Lightel Technologies, Inc. | Optical assembly for 90° polarization rotation |
| CN106444096A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-02-22 | 莱特尔科技（深圳）有限公司 | 法拉第旋转镜 |
| CN108628013B (zh) * | 2017-03-15 | 2024-04-19 | 吕婧菲 | 一种光学相位共轭镜装置 |
| CN106980156A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-07-25 | 沃土光纤通信（深圳）有限公司 | 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜 |
| CN108036783A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-05-15 | 姚晓天 | 基于偏振感测技术的非干涉式光学陀螺仪及感测旋转方法 |
| CN108153003B (zh) * | 2018-01-11 | 2021-08-10 | 广东三石园科技有限公司 | 光电子器件 |
| CN112161931B (zh) * | 2020-09-04 | 2022-02-15 | 大连理工大学 | 一种高灵敏度光纤光声气体检测系统及方法 |
| CN113588216B (zh) * | 2021-08-02 | 2023-09-19 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种偏振片光学零位快速高精度定标装置和方法 |
| CN114001675B (zh) * | 2021-10-11 | 2024-09-27 | 昂纳科技(深圳)集团股份有限公司 | 双纤准直器的角度测试方法及测试系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1179549A (zh) * | 1996-05-27 | 1998-04-22 | 三星电子株式会社 | 光学隔离器 |
| US20020000804A1 (en) * | 2000-06-06 | 2002-01-03 | Shimadzu Corporation | Magnetic sensor |
| CN2482107Y (zh) * | 2001-06-06 | 2002-03-13 | 福建华科光电有限公司 | 一种光学结构 |
| CN104317072A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-01-28 | 匠研光学科技（上海）有限公司 | 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7035497B2 (en) * | 2002-10-25 | 2006-04-25 | Oplink Communications, Inc. | Miniature 1×2 magneto-optic switch |
| CN102023397B (zh) * | 2009-09-11 | 2013-02-06 | 福州高意通讯有限公司 | 可调光滤波器 |
| EP2579088B1 (en) * | 2010-05-27 | 2023-07-26 | Adamant Namiki Precision Jewel Co., Ltd. | Optical fibre birefringence compensation mirror and current sensor |
| JP2012008225A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Fdk Corp | 可変光位相器 |
| TWI471614B (zh) * | 2012-03-22 | 2015-02-01 | Jing Heng Chen | Optical signal transmission direction adjustable optical circulator |
| CN103777361A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-05-07 | 匠研光学科技（上海）有限公司 | 消除法拉第旋转镜旋转角与波长温度相关的方法及旋转镜 |
| CN103885195B (zh) * | 2014-04-11 | 2016-08-17 | 珠海保税区光联通讯技术有限公司 | 法拉第旋转反射镜及光纤干涉仪 |
-
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- 2014-11-18 CN CN201410657273.3A patent/CN104635347B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1179549A (zh) * | 1996-05-27 | 1998-04-22 | 三星电子株式会社 | 光学隔离器 |
| US20020000804A1 (en) * | 2000-06-06 | 2002-01-03 | Shimadzu Corporation | Magnetic sensor |
| CN2482107Y (zh) * | 2001-06-06 | 2002-03-13 | 福建华科光电有限公司 | 一种光学结构 |
| CN104317072A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-01-28 | 匠研光学科技（上海）有限公司 | 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105425427A (zh) * | 2014-10-13 | 2016-03-23 | 匠研光学科技（上海）有限公司 | 消除法拉第旋转镜旋转角与波长温度相关的方法及其法拉第旋转镜 |
| WO2020075048A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | Soreq Nuclear Research Center | Broadband faraday rotator |
| US12044906B2 (en) | 2018-10-09 | 2024-07-23 | Soreq Nuclear Research Center | Broadband faraday rotator |
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