CN106980156A - 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤传感和光纤通信领域，尤其涉及一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，包括一光纤头、一诺马斯基棱镜、一法拉第旋光镜和一凹反射镜，光纤头、诺马斯基棱镜、法拉第旋光镜和凹反射镜沿同一直线依次排列设置，相互之间间隔设置，凹反射镜采用圆弧面设计或者球弧面设计，圆弧面或球弧面上镀一层高反射膜。与现有技术相比，本发明所提供的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜使用凹反射镜，光纤头出射的发射光被反射汇聚于光纤头，易于耦合，实现低损失。

Description

一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜
【技术领域】
本发明涉及光纤传感和光纤通信领域，尤其涉及一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜。
【背景技术】
光纤传感技术在石油勘探，周界安防，水声定位等领域应用越来越广泛，其中迈克尔逊干涉原理的光纤传感器的应用非常普遍。在迈克尔逊干涉原理的光纤传感器系统中，普通的法拉第旋转镜，用于法拉第旋光器本身的色散和温度特性，会引起干涉仪中两干涉臂的反射峰值的强度变化，影响光纤传感器的测试结果，不适用于采用波分复用技术的光纤传感器和温度变化大的工作环境。为了改善法拉第旋转镜的温度特性，国内外提出了一些改善如专利CN201310646181.0，CN20141046502,CN201510649888.6等；型但此类法拉第旋转镜需要多个棱镜，结构复杂；准直后的光斑较大，难以降低耦合损失，特别是小模场直径的光纤产品。
【发明内容】
为克服现有法拉第旋转镜上述的问题，本发明提供一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜。
本发明解决技术问题的技术方案是提供一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，包括一光纤头、一诺马斯基棱镜、一法拉第旋光镜和一凹反射镜，光纤头、诺马斯基棱镜、法拉第旋光镜和凹反射镜沿同一直线依次排列，相互之间间隔设置，光纤头主要功能是出射光信号，诺马斯基棱镜主要起到分光作用，将一束光信号分成偏振相互垂直的光信号，法拉第旋光镜包括法拉第旋光片和永久磁铁，用于改变光信号的偏振角度，光信号每经过一次法拉第旋光镜，偏振方向旋转45°，凹反射镜采用圆弧面设计或者球弧面设计，圆弧面或者球弧面镀一层高反射膜，主要用于反射光信号，并且使反射以后的光信号更聚集，提高光信号耦合效率，法拉第旋光镜和凹反射镜之间的距离优选为一最佳间距，这一最佳间距使得光信号经过反射以后可以最大程度落入法拉第旋光镜，提高光信号的耦合率，保证信号传输质量。
优选地，所述法拉第旋光镜包括法拉第旋光片和永久磁铁。
优选地，所述光纤头出射光为发散光。
优选地，所述诺马斯基棱镜分成两束光的返回到诺马斯基棱镜，其偏振方向经所述法拉第旋光器旋转90°。
与现有技术相比，上述一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜具有以下有益效果：
a.由于使用凹反射镜代替传统的平面反射镜，凹反射镜除了可以反射光外，还对反射光具有聚光效果，使得更多入射光经过反射后重新回到法拉第旋光器，无需另外设置透镜聚光，光学元件少且较小，成品封装尺寸较小；
b.使用凹反射镜，光纤头出射的发射光被反射汇聚于光纤头，易于耦合，有效降低光损失，保证信号传输质量。
c.结构简单，稳定性高，节约成本。
【附图说明】
图1是本发明一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜实施例结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明涉及的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜1，包括一光纤头11、一诺马斯基棱镜12、一法拉第旋光镜13和一凹反射镜14，光纤头11、诺马斯基棱镜12、法拉第旋光镜13和凹反射镜14沿同一直线依次排列，相互之间间隔设置。光纤头11主要功能是出射光信号，诺马斯基棱镜12主要起到分光作用，将一束光信号分成偏振相互垂直的光信号。法拉第旋光镜13包括法拉第旋光片(图未示)和永久磁铁(图未示)，用于改变光信号的偏振角度，光信号每经过一次法拉第旋光镜13，偏振方向旋转45°。凹反射镜14采用圆弧面设计或者球弧面设计，主要用于反射光信号，并且使反射以后的光信号更聚集，提高光信号耦合效率，凹反射镜14的弧面镀一层高反射膜(图未示)，提高光信号的反射效率，保证光信号的传输质量。法拉第旋光镜13和凹反射镜14之间的距离优选为一最佳间距，这一最佳间距使得光信号经过反射以后可以最大程度落入法拉第旋光镜13，提高光信号的耦合率，保证信号传输质量。
光信号从光纤头11出射，光纤头11出射为一束发散的光L101，诺马斯基棱镜12一端接受光L101，并把光L101分成偏振相互垂直的光L102和光L103，光L102和光L103依然是发散光，于诺马斯基棱镜12的另一端出射。光L102和光L103透过法拉第旋光器13后偏振方向被旋转45°，光L102变为光L104，光L103变为光L105。光L104和光L105交于凹反射镜14上，光L104经过反射后，按光L105的路径在法拉第旋光器13内返回；出射光L107的偏振方向在诺马斯基棱镜12中被再次旋转45°，这样光L107与光L102相比，偏振方向共旋转90°，与光L103的偏振方向平行。同理，光L105经过反射后，按光L104的路径在法拉第旋光器13内返回；出射光L106的偏振方向在诺马斯基棱镜12中被再次旋转45°，这样光L106与光L103相比，偏振方向中共旋转90°，与光L102的偏振方向平行。返回的光L106和光L107透过诺马斯基棱镜12合成光L108，被光纤头11输出。光L108的偏振方向与光L101的偏振方向垂直。从光纤头11出射的发散光，经诺马斯基棱镜12，把光分为偏振方向垂直的两束光后又汇聚，并相交于凹反射镜14上，凹反射镜14使光沿对方的轨迹返回，汇聚到光纤头11内。两束光经过法拉第旋光器13使光束偏振方向共旋转90°。经诺马斯基棱镜12，分开的或合束的两束光偏振方向始终垂直，因此偏振消光比不受波长和温度影响，避免了波长和温度对光信号产生的不良影响。
与现有技术相比，上述一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜1具有以下有益效果：
a.由于使用凹反射镜14代替传统的平面反射镜，凹反射镜14除了可以反射光外，还对反射光具有聚光效果，使得更多入射光经过反射后重新回到法拉第旋光器13，无需另外设置透镜聚光，光学元件少且较小，成品封装尺寸较小；
b.使用凹反射镜14，光纤头11出射的发射光被反射汇聚于光纤头11，易于耦合，有效降低光损失，保证信号传输质量。
c.结构简单，稳定性高，节约成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：包括一光纤头、一诺马斯基棱镜、一法拉第旋光镜和一凹反射镜，光纤头、诺马斯基棱镜、法拉第旋光镜和凹反射镜沿同一直线依次排列，相互之间间隔设置；
光纤头主要功能是出射光信号，诺马斯基棱镜主要起到分光作用，将一束光信号分成偏振相互垂直的光信号；
法拉第旋光镜包括法拉第旋光片和永久磁铁，用于改变光信号的偏振角度，光信号每经过一次法拉第旋光镜，偏振方向旋转45°；
凹反射镜采用圆弧面设计或者球弧面设计，圆弧面或者球弧面镀一层高反射膜，主要用于反射光信号，并且使反射以后的光信号更聚集，提高光信号耦合效率；
法拉第旋光镜和凹反射镜之间的距离优选为一最佳间距，这一最佳间距使得光信号经过反射以后可以最大程度落入法拉第旋光镜，提高光信号的耦合率，保证信号传输质量。
2.如权利要求1所述的与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述法拉第旋光镜包括法拉第旋光片和永久磁铁。
3.如权利要求1所述的与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述光纤头出射光为发散光。
4.如权利要求1所述的与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述诺马斯基棱镜分成两束光的返回到诺马斯基棱镜，其偏振方向经所述法拉第旋光器旋转90°。
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