CN106404018B - 一种电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置。一种电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置，包括第一放电电极11、第二放电电极12、保偏光纤2、第一旋转光纤功能夹具31、第二旋转光纤功能夹具32、第一光纤特征轴监测装置41、第二光纤特征轴监测装置42。在保证偏振耦合点强度可控的条件下，使其在能够探测的前提下足够弱，产生弱偏振耦合点。而强度可控的偏振耦合点是建立以弱耦合点为基础级联保偏光纤构建干涉仪的关键，弱偏振耦合点的耦合强度较小，耦合强度表达式中的高次项可以忽略，该耦合点的存在对其他耦合点的影响可以忽略，减小高阶耦合现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置。
背景技术
保偏光纤是偏振光在光纤中传输的时候，其偏振态在很长一端光纤内几乎保持不变的光纤，它与普通单模光纤有良好的相容性，在光纤通信、光纤传感、光偏振敏感器件等领域具有广泛的应用。当保偏光纤受到温度、挤压、扭曲、拉伸等外部因素的影响时，其内部沿着某一光轴传输的偏振光会向另一光轴耦合形成偏振模能量耦合现象。这种现象降低了光纤的偏振保持能力，导致系统偏振消光比降低，进而影响系统性能。同时，偏振耦合现象也从一个侧面也反映了保偏光纤制造、缠绕、使用过程中的工艺或技术缺陷，因此可以通过对保偏光纤中偏振耦合现象的检测，来对保偏光纤的制造及使用作有效的检测，提高保偏光纤的出厂质量，使使用者能以此为参数来衡量光纤，提高系统的整体性能。
保偏光纤内偏振耦合不但是其重要性质之一，同时也是利用保偏光纤实现某些测试的机理之一。在关注偏振耦合测试的同时，将振耦合应用于光纤陀螺光纤环检测、Lyot去偏器检测、分布式传感等工程实际中。利用偏振耦合构成的分布式光纤传感器，主要采用保偏光纤作为传感光纤的分布式光纤传感器,被测外界量引起保偏光纤中传播的两正交偏振模的相互耦合，通过步进电机控制迈克耳孙干涉仪扫描臂的反射镜移动，改变干涉仪两臂之间的光程差，补偿由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤出射时的光程差，可实现对保偏光纤的偏振耦合强度和位置的测试。将保偏光纤置于不同的温度场内，以保偏光纤两端的连接器所引入的偏振耦合峰为参考峰，通过测量两偏振耦合峰之间的相对位置变化，可完成保偏光纤双折射随温度变化的测试。当利用侧向压力的方式产生多个偏振耦合点时，OCDP系统可测试耦合强度与应力大小的关系，并可指出温度对耦合点的强度的影响。
申请号为201410260362.4的专利文件中提出了一种利用多峰分裂干涉图解调保偏光纤偏振耦合点位置的方法，利用多峰分裂的周期解调光纤耦合点位置，提高了保偏光纤耦合点的空间分辨率；申请号为200410094123.2的专利文件中提出了一种高双折射保偏光纤弱模耦合测量仪及控制方法，该装置具有测量精度高、灵敏度高的特点；申请号为201510768179.X的专利文件中提出了一种利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度同时测量的装置，该发明有效缓解了宽谱光源谱宽对测量系统的限制，显著扩大了测量区域空间范围。这三份专利文件中涉及的技术方案只是针对保偏光纤偏振耦合的测量与解调方法提出创新，没有涉及偏振耦合可控的问题研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置，包括第一放电电极11、第二放电电极12、保偏光纤2、第一旋转光纤功能夹具31、第二旋转光纤功能夹具32、第一光纤特征轴监测装置41、第二光纤特征轴监测装置42，保偏光纤2的两端分别固定于第一旋转光纤功能夹具31与第二旋转光纤功能夹具32上，保偏光纤2中部悬空并去掉涂覆层，第一光纤特征轴监测装置41和第二光纤特征轴监测装置42分别监测保偏光纤内特征轴方向，第一放电电极11和第二放电电极12对保偏光纤进行放电。
由第一放电电极11、第二放电电极12、保偏光纤2、第一旋转光纤功能夹具31、第二旋转光纤功能夹具32、第一光纤特征轴监测装置41、第二光纤特征轴监测装置42，组成电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置，保偏光纤2的两端分别固定于第一旋转光纤功能夹具31与第二旋转光纤功能夹具32上，保偏光纤2中部悬空并去掉涂覆层，第一光纤特征轴监测装置41和第二光纤特征轴监测装置42分别监测保偏光纤内特征轴方向；固定第一放电电极11和第二放电电极12放电的方向，使二者放电方向共线，同时调整第一旋转光纤功能夹具31与第二旋转光纤功能夹具32，将保偏光纤两端向不同方向扭转，使保偏光纤2的左右两端特征轴与水平方向分别成θ、角度，等效成光纤以中部为分界点左右两端分别发生微小扭转，用双侧电极对光纤中部放电，使保偏光纤的模场发生变化，折射率被调制，当传输在保偏光纤特征轴的偏振光通过被调制的保偏光纤时，该偏振光的部分能量将耦合到另外一个特征轴上，经过光程相关装置后两个特征轴上的偏振光发生干涉，从而产生偏振耦合；同时改变放电电极的强度、放电时间、放电电极的形状和放电中部保偏光纤扭转的角度产生不同强度的弱偏振耦合点。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在保证偏振耦合点强度可控的条件下，使其在能够探测的前提下足够弱，产生弱偏振耦合点。而强度可控的偏振耦合点是建立以弱耦合点为基础级联保偏光纤构建干涉仪的关键，弱偏振耦合点的耦合强度较小，耦合强度表达式中的高次项可以忽略，该耦合点的存在对其他耦合点的影响可以忽略，减小高阶耦合现象。强度可控弱耦合点可以降低由于耦合所带来的光损耗，同时降低各个干涉仪之间的信号干扰，可实现多个耦合点同时有效检测。利用多个弱偏振耦合点，实现级联干涉仪。基于电极放电产生的弱偏振耦合点可构建光纤干涉仪复用多功能传感网络。
附图说明
图1是利用电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置图。
图2是保偏光纤电极放电及保偏光纤特征轴变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明提供的是一种利用电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的方法及装置。通过改变放电电极的强度、放电时间、放电电极的形状和放电中部保偏光纤扭转的角度来实现对保偏光纤的非对称折射率调制，从而产生强度可控的弱偏振耦合点。本发明的装置包括放电电极、保偏光纤、旋转光纤功能夹具、光纤特征轴监测装置。该发明的优点在于，强度可控弱耦合点可以降低由于信号耦合所带来的光损耗，同时降低各个干涉信号的干扰，能够实现多个耦合点同时有效检测；利用多个弱偏振耦合点，能够实现级联干涉仪，基于保偏光纤产生的弱偏振耦合点，将有利于构建的光纤干涉仪复用多功能传感网络。
本发明的电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置包括第一放电电极11、第二放电电极12、保偏光纤2、第一旋转光纤功能夹具31、第二旋转光纤功能夹具32、第一光纤特征轴监测装置41、第二光纤特征轴监测装置42，保偏光纤2的两端分别固定于第一旋转光纤功能夹具31与第二旋转光纤功能夹具32上，保偏光纤2中部悬空并去掉涂覆层，用第一光纤特征轴监测装置41和第二光纤特征轴监测装置42分别监测保偏光纤特征轴的方向，第一放电电极11和第二放电电极12同时向光纤中部放电。
本发明的电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的方法为：固定第一放电电极11和第二放电电极12放电的方向，使二者放电方向共线，调整第一旋转光纤功能夹具31与第二旋转光纤功能夹具32，同时用第一光纤特征轴监测装置41与第二光纤特征轴监测装置42监测保偏光纤特征轴的位置，将保偏光纤两端向不同方向扭转，使保偏光纤2的左右两端特征轴与水平方向分别成θ、角度，等效成光纤以中部为分界点左右两端分别发生微小扭转，用双侧电极对保偏光纤2中部放电进行非对称折射率调制，等效于保偏光纤主轴发生旋转，当传输在保偏光纤某一特征轴的偏振光通过被调制的保偏光纤时，该偏振光的部分能量将耦合到另外一个特征轴上，经过光程相关装置后两个特征轴上的偏振光发生干涉，从而产生偏振耦合；两端旋转的角度决定了中间扭转的角度，同时改变放电电极的强度、放电时间、放电电极的形状和放电中部保偏光纤扭转的角度产生不同强度的弱偏振耦合点，实现弱偏振耦合点强度可控。
为了构造级联干涉仪，实现多个耦合点同时有效检测，本发明提出一种利用电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的方法和装置。
本发明利用电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的方法和装置，是通过改变放电电极的强度、放电时间、放电电极的形状和放电中部保偏光纤扭转的角度来实现对保偏光纤的非对称折射率调制，从而产生强度可控弱偏振耦合点。
本发明的原理如附图2所示，利用旋转光纤功能夹具分别反向扭转保偏光纤，使保偏光纤2的一端特征轴顺时针旋转θ角度，另一端特征轴逆时针旋转角度，扭转区域保偏光纤的特征轴方向发生改变，与保偏光纤固有特征轴产生角度为的旋转。放电光纤段光轴相对前后两段发生一定偏转，相当于旋转波片，快慢轴上光能量将发生交换，导致偏振耦合现象。通过改变放电电极的参数和放电中部保偏光纤扭转的角度来实现对保偏光纤的非对称折射率调制。放电电极的参数包括放电电极的强度、放电时间和放电电极的形状，改变放电电极的形状最终目的是改变放电区域保偏光纤长度，这些参数都是影响偏振耦合点强度的重要参数，控制好这些参数可产生不同强度的弱偏振耦合点，使弱偏振耦合点的强度可控。
本发明提出利用电极放点在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的方法和装置，方法是通过改变放电电极的强度、放电时间、放电电极的形状和放电中部保偏光纤扭转的角度来实现保偏光纤的非对称折射率调制，从而产生强度可控弱偏振耦合点。结合图1，实施的装置包括第一放电电极11、第二放电电极12、保偏光纤2、第一旋转光纤功能夹具31、第二旋转光纤功能夹具32、第一光纤特征轴监测装置41、第二光纤特征轴监测装置42。第一放电电极11和第二放电电极12强度可调，将保偏光纤2放电部分的光纤涂覆层去掉，未去涂覆层的光纤两端分别固定于第一旋转光纤功能夹具31和第二旋转光纤功能夹具32上，用第一光纤特征轴监测装置41和第二光纤特征轴监测装置42分别监测保偏光纤的特征轴方向，光纤特征轴监测装置由光源和显微镜构成，保证能够实时监测保偏光纤特征轴。固定第一放电电极11和第二放电电极12放电的方向，使二者放电方向共线，同时调整第一旋转光纤功能夹具31与第二旋转光纤功能夹具32，将保偏光纤两端向不同方向扭转，使保偏光纤2的左右两端特征轴分别相对原有位置旋转θ、角度，等效成光纤以中部为分界点左右两端分别发生微小扭转，对扭转的保偏光纤进行放电来实现对其的非对称折射率调制，同时改变放电电极的强度、放电时间、放电电极的形状和放电中部保偏光纤扭转的角度产生不同强度的弱偏振耦合点，实现弱偏振耦合点强度可控。
Claims (1)
1.一种电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置，其特征在于：包括第一放电电极(11)、第二放电电极(12)、保偏光纤(2)、第一旋转光纤功能夹具(31)、第二旋转光纤功能夹具(32)、第一光纤特征轴监测装置(41)、第二光纤特征轴监测装置(42)，保偏光纤(2)的两端分别固定于第一旋转光纤功能夹具(31)与第二旋转光纤功能夹具(32)上，保偏光纤(2)中部悬空并去掉涂覆层，第一光纤特征轴监测装置(41)和第二光纤特征轴监测装置(42)分别监测保偏光纤内特征轴方向，第一放电电极(11)和第二放电电极(12)对保偏光纤进行放电；
由第一放电电极(11)、第二放电电极(12)、保偏光纤(2)、第一旋转光纤功能夹具(31)、第二旋转光纤功能夹具(32)、第一光纤特征轴监测装置(41)、第二光纤特征轴监测装置(42)，组成电极放电在保偏光纤内产生强度可控弱偏振耦合点的装置，保偏光纤(2)的两端分别固定于第一旋转光纤功能夹具(31)与第二旋转光纤功能夹具(32)上，保偏光纤(2)中部悬空并去掉涂覆层，第一光纤特征轴监测装置(41)和第二光纤特征轴监测装置(42)分别监测保偏光纤内特征轴方向；固定第一放电电极(11)和第二放电电极(12)放电的方向，使二者放电方向共线，同时调整第一旋转光纤功能夹具(31)与第二旋转光纤功能夹具(32)，将保偏光纤两端向不同方向扭转，使保偏光纤(2)的左右两端特征轴与水平方向分别成θ、角度，等效成光纤以中部为分界点左右两端分别发生微小扭转，用双侧电极对光纤中部放电，使保偏光纤的模场发生变化，折射率被调制，当传输在保偏光纤特征轴的偏振光通过被调制的保偏光纤时，该偏振光的部分能量将耦合到另外一个特征轴上，经过光程相关装置后两个特征轴上的偏振光发生干涉，从而产生偏振耦合；同时改变放电电极的强度、放电时间、放电电极的形状和放电中部保偏光纤扭转的角度产生不同强度的弱偏振耦合点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |