CN105425427A - 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 - Google Patents

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度而产生的沿旋转角度色散方向的偏振光分量除去，在各种温度下，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对偏振光的旋转角度影响，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

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

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2014.10.14、申请号为201410539249.X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度而产生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。

本发明较好的技术方案是：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束光经过双折射晶体偏振光束交汇器的偏折交汇作用和反射镜反射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度而产生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度而产生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，实现了各种波长在各种温度下都具有相同的偏振态输出。

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约为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(DoubleWollastonprism)偏振器，偏振光束偏移器(PBDPolarizationBeamDisplacer)，洛匈(Rochon)棱镜,尼科尔(Nicol)棱镜，双折射楔角片(BirefringentCrystalWedge)，塞拿蒙棱镜(SenarmontPrism)或诺马斯基棱镜(NomarskiPrism)。

上述技术方案中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，包括但不限于沃拉斯顿(Wollaston)棱镜，双沃拉斯顿棱镜(DoubleWollastonprism)，偏振光束偏移器(PBDPolarizationBeamDisplacer)，洛匈(Rochon)棱镜,尼科尔(Nicol)棱镜，双折射楔角片(BirefringentCrystalWedge)，塞拿蒙棱镜(SenarmontPrism)或诺马斯基棱镜(NomarskiPrism)。

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，只要两束光的传输方向有一定夹角，它就可获得很高的偏振消光比，偏振消光比仅取决于双折射晶体本身的消光比。因而可容易制造高消光比，小尺寸的法拉第旋转镜。

各向同性的偏振无关透镜元件则难以具有上述优点。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。

本发明更好的技术方案是：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。被偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件偏折交汇分出的两束光经过反射镜反射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双折射晶体偏振光束交汇器复合元件后两束光被在空间重新合并，而两束光中旋转角偏离90度而产生的沿旋转角度色散方向的偏振分量光则被在空间拉大角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度而产生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，实现了在各种温度下，各种波长都具有相同的偏振态输出。

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，可先后实现光束的偏振分光和偏振偏折的交汇作用，元件包括但不限于诺马斯基棱(NomarskiPrism)或沃拉斯顿棱镜。

所述的诺马斯基棱镜是由两块双折射晶体楔角块胶合而成的复合晶体，结构紧凑，多应用于微分干涉相衬显微镜。诺马斯基棱镜是在沃拉斯顿棱镜的基础上修改而来，又称为修改的沃拉斯顿棱镜(ModifiedWollastonPrism)。沿光束传播方向依次称为第一双折射晶体楔角块和第二双折射晶体楔角块，第一双折射晶体楔角块和第二双折射晶体楔角块之间的胶合面称为诺马斯基棱镜内部界面。第一双折射晶体楔角块和第二双折射晶体楔角块可以是直角的楔角块,也可以是非直角的楔角块，第一、二双折射晶体楔角块的楔角大小可以相同，也可以不同，两者的厚度可以相同，也可以不相同；第一双折射晶体楔角块和第二双折射晶体楔角块的光轴是相互垂直的；诺马斯基棱镜有多种组合形式，可以是第一双折射晶体楔角块的晶体光轴垂直于包含有诺马斯基棱镜内部界面法线的入射面或折射面和第二双折射晶体楔角块的晶体光轴位于相同的入射面或折射面内的组合，也可以是第一双折射晶体楔角块的晶体光轴位于包含有诺马斯基棱镜内部界面法线的入射面或折射面和第二双折射晶体楔角块的晶体光轴垂直于相同的入射面或折射面的组合，晶体可以是正单轴晶体，也可以是负单轴晶体；位于包含有诺马斯基棱镜内部界面法线的入射面或折射面的晶体光轴与所传输光束在相同平面内的分量电场振动方向成一定的斜夹角,此时光束能量传输方向与波法线方向分离。光束以特定入射角度入射诺马斯基棱镜后，诺马斯基棱镜可以实现相互正交的两束线偏振光先角度分离再交汇的复合功能。

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，只要两束光的传输方向有一定夹角，它就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。因而可容易制造高消光比，小尺寸的法拉第旋转镜。

本发明中的双折射晶体材料可以是正单轴晶体，包括但不限于矾酸钇YVO4，金红石Rutile，石英Quartz，也可以是负单轴晶体，包括但不限于铌酸锂LiNbO3，方解石CaCO3。

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，并容易制造尺寸小，成本低，消光比高的法拉第旋转镜。

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3.1是正单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之一

图3.2是正单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之二

图3.3是负单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之一，

图3.4是负单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之二，

图3.5是大角度入射正单轴晶体沃拉斯顿棱镜及其光路的结构示意图之一

图3.6是大角度入射正单轴晶体沃拉斯顿棱镜及其光路的结构示意图之二

图4为两束偏振正交光的光强度高斯分布示意图

图5为本发明的实施例1的结构示意及光路图

图6为本发明实施例1的传输光束的偏振状态图之一

图7为本发明实施例1的传输光束的偏振状态图之二

图8为本发明实施例1的传输光束的偏振状态图之三

图9为本发明的实施例2的结构示意及光路图

图10为本发明的实施例3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3.1是正单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之一，诺马斯基棱镜由两块正单轴晶体楔角块组成，光束由左至右传输，第一双折射晶体楔角块的光轴位于纸面内的折射面，并与光束传输方向成一定斜夹角，第二双折射晶体楔角块的光轴垂直纸面；对于线偏振方向垂直纸面的光束，其能量传输方向一直与波法线方向重合；对于线偏振方向平行于纸面的光束，在第一双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向分离，在第二双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向重合，相互正交的两束线偏振光先被诺马斯基棱镜角度分离再被交汇。

图3.2是正单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之二，诺马斯基棱镜由两块正单轴晶体楔角块组成，光束由左至右传输，第一双折射晶体楔角块的光轴垂直纸面内的折射面，第二双折射晶体楔角块的光轴位于纸面内，并与光束传输方向成一定斜夹角；对于线偏振方向垂直纸面的光束，其能量传输方向一直与波法线方向重合；对于线偏振方向平行于纸面的光束，在第一双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向重合，在第二双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向分离，相互正交的两束线偏振光先被诺马斯基棱镜角度分离再被交汇。

图3.3是负单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之一，诺马斯基棱镜由两块负单轴晶体楔角块组成，光束由左至右传输，第一双折射晶体楔角块的光轴位于纸面内的折射面，并与光束传输方向成一定斜夹角，第二双折射晶体楔角块的光轴垂直纸面；对于线偏振方向垂直纸面的光束，其能量传输方向一直与波法线方向重合；对于线偏振方向平行于纸面的光束，在第一双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向分离，在第二双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向重合，相互正交的两束线偏振光先被诺马斯基棱镜角度分离再被交汇。

图3.4是负单轴晶体诺马斯基棱镜及其光路的结构示意图之二，诺马斯基棱镜由两块负单轴晶体楔角块组成，光束由左至右传输，第一双折射晶体楔角块的光轴垂直纸面内的折射面，第二双折射晶体楔角块的光轴位于纸面内，并与光束传输方向成一定斜夹角；对于线偏振方向垂直纸面的光束，其能量传输方向一直与波法线方向重合；对于线偏振方向平行于纸面的光束，在第一双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向重合，在第二双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向分离，相互正交的两束线偏振光先被诺马斯基棱镜角度分离再被交汇。

入射光不变时,图3.1、图3.2、图3.3、图3.4的诺马斯基棱镜分别以z轴做180°旋转，可分别形成另一种形式上不同的、可使光束中的两个正交线偏振光先角度分离后再交汇的诺马斯基棱镜。

入射光不变时,图3.1、图3.2、图3.3、图3.4的诺马斯基棱镜分别以x或y轴做180°旋转，可分别形成另两种形式上不同的、只能使光束中的两个正交线偏振光角度分离而不再交汇的诺马斯基棱镜，成为偏振分光棱镜。

图3.5是大角度入射正单轴晶体沃拉斯顿棱镜及其光路的结构示意图之一，沃拉斯顿棱镜由两块正单轴晶体楔角块组成，光束由左至右传输，第一双折射晶体楔角块的光轴位于纸面内的折射面，平行于空气和晶体的界面，并与光束传输方向成一定斜夹角，第二双折射晶体楔角块的光轴垂直纸面；对于线偏振方向垂直纸面的光束，其能量传输方向一直与波法线方向重合；对于线偏振方向平行于纸面的光束，在第一双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向分离，在第二双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向重合。在大角度入射沃拉斯顿棱镜的情况下，两束正交的线偏振光实质上经历了与诺马斯基棱镜中相同的过程，因而相互正交的两束线偏振光先被沃拉斯顿棱镜角度分离再被交汇。

图3.6是大角度入射正单轴晶体沃拉斯顿棱镜及其光路的结构示意图之二，沃拉斯顿棱镜由两块正单轴晶体楔角块组成，光束由左至右传输，第一双折射晶体楔角块的光轴垂直纸面内的折射面，第二双折射晶体楔角块的光轴位于纸面内，平行于晶体和空气的界面，并与光束传输方向成一定斜夹角；对于线偏振方向垂直纸面的光束，其能量传输方向一直与波法线方向重合；对于线偏振方向平行于纸面的光束，在第一双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向重合，在第二双折射晶体楔角块中其能量传输方向与波法线方向分离。在大角度入射沃拉斯顿棱镜的情况下，两束正交的线偏振光实质上经历了与诺马斯基棱镜中相同的过程，因而相互正交的两束线偏振光先被沃拉斯顿棱镜角度分离再被交汇。

入射光不变时,图3.5,、图3.6沃拉斯顿棱镜分别以z轴做180°旋转，可分别形成另一种形式上不同的、可使光束中的两个正交线偏振光先角度分离后再交汇的沃拉斯顿棱镜。

入射光不变时,图3.5,、图3.6沃拉斯顿棱镜分别以x或y轴做180°旋转，可分别形成另两种形式上不同的、只能使光束中的两个正交线偏振光角度分离而不再交汇的沃拉斯顿棱镜，成为偏振分光棱镜。

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。

[实施例1]

图5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5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非寻常光111和寻常光121，经过诺马斯基棱镜内部界面时又汇聚，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分为寻常光125和非寻常光126，光束125来自光束124中的垂直y-z面的偏振分量，光束114被诺马斯基棱镜12分为非寻常光115和寻常光116，光束115来自光束114中y-z面内的偏振分量，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5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6、图7、图8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度而产生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9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9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度而产生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10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X3平行y轴，光轴X4平行x轴，一个沃拉斯顿棱镜43，其光轴X5平行x轴，光轴X6平行y轴，一个45度旋转角法拉第旋转器14，一个介质光学薄膜平面反射镜15。

图10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，通过沃拉斯顿棱镜43后汇聚，其间经由45度旋转角法拉第旋转器14，非寻常光411和寻常光421经由法拉第旋转器34，振动面均旋转约45度，光束成为汇聚的两束光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，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，，通过沃拉斯顿棱镜43后，光束424被沃拉斯顿棱镜43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43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在通过沃拉斯顿棱镜42在空间上被合并，离开沃拉斯顿棱镜42后成为主光束499，而光束415和425则在空间上分开了距离，偏离了主光束499，最后主光束499耦合到单模单光纤准直器11。

沃拉斯顿棱镜42起到了偏振分光器作用，沃拉斯顿棱镜43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度而产生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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均人属于本发明技术方案的范围内。

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：所述的偏振分光器是偏振分光光学干涉薄膜元件、双折射晶体元件或双折射晶体复合元件。

3.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。

4.根据权利要求3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。

5.一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。

6.根据权利要求5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或沃拉斯顿棱镜。

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：所述的诺马斯基棱镜的第一双折射晶体楔角块和第二双折射晶体楔角块的光轴是相互垂直的。

8.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：所述的诺马斯基棱镜是第一双折射晶体楔角块的晶体光轴位于包含有诺马斯基棱镜内部界面法线的折射面内和第二双折射晶体楔角块的晶体光轴垂直于相同的折射面的组合；或是第一双折射晶体楔角块的晶体光轴垂直于包含有诺马斯基棱镜内部界面法线的折射面和第二双折射晶体楔角块的晶体光轴位于相同的折射面内的组合。

9.一种消除法拉第旋转镜旋转角与波长和温度相关的方法，其特征是：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偏折交汇和反射镜反射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后两束光被在空间重新合并，而两束光中旋转角偏离90度而产生的沿旋转角度色散方向的偏振分量光则被在空间拉大角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度而产生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，实现了在各种温度下，各种波长都具有相同的偏振态输出。

10.一种消除法拉第旋转镜旋转角与波长和温度相关的方法，其特征是：光路经过光输入耦合元件、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至光输入耦合元件,被偏振分光器和双折射晶体偏振光束交汇器复合元件偏折交汇分出的两束光经过反射镜反射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双折射晶体偏振光束交汇器复合元件后两束光被在空间重新合并，而两束光中旋转角偏离90度而产生的沿旋转角度色散方向的偏振分量光则被在空间拉大角度和距离，无法沿主光路传输，消除了旋转角偏离90度而产生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，实现了在各种温度下，各种波长都具有相同的偏振态输出。