CN109581681A - 一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，包括沿光路依次布置的光纤准直器、楔形双折射晶体、法拉第旋转器以及反射镜，在光纤准直器与法拉第旋转器之间插入楔形双折射晶体，消除了法拉第旋转角受波长及温度的影响，并且实现产品结构紧凑，工艺简易，成本低廉。
Description
【技术领域】
本发明涉及光纤通信和光纤传感领域，特别是一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜。
【背景技术】
如图1，常规的法拉第旋转镜，由单光纤头11，准直透镜12，法拉第旋转片3，反射镜4组成。常规的法拉第旋转镜，没有消除旋转角的温度及波长相关影响的机构，因而其法拉第旋转片的旋转角受温度及波长的影响很大。
一种光纤双折射补偿镜，CN102906629A，申请号201180026083.6，和一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，CN204241726U，申请号201420703223.X，都由光纤头，双折射晶体，准直透镜，法拉第旋转片，反射镜组成；采用在光纤头与准直透镜之间插入双折射晶体位移器，虽然可以消除法拉第旋转片的旋转角受温度及波长的影响，但其插入的位置在光纤头与透镜之间，此技术行业内的人员都明白其工艺的不容易之处，并且不也不利于小型化；
一种与波长和温度无关的法拉第旋，CN104635347A，申请号201410657273，由光纤头，准直透镜，双折射晶体组合的棱镜，法拉第旋转片，反射镜组成；采用在准直透镜与法拉第透镜之间插入双折射晶体棱镜，虽然可以消除法拉第旋转片的旋转角受温度及波长的影响，但因采用双折射晶体棱镜，成本高昂。
【发明内容】
为克服现有产品存在的缺陷，本发明在于提供一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，在光纤准直器与法拉第旋转器之间插入楔形双折射晶体，消除了法拉第旋转角受波长及温度的影响，并且实现产品结构紧凑，工艺简易，成本低廉。
本发明是这样实现的：一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，包括沿光路依次布置的光纤准直器、楔形双折射晶体、法拉第旋转器以及反射镜；所述反射镜和法拉第旋转器的通光表面与楔形双折射晶体直角平面平行；所述楔形双折射晶体包括一和竖直轴线的夹角为α的通光平面及一直角通光平面，并且其光轴位于楔形双折射晶体的入射光线和法线组成的平面内，同时光轴与水平轴线的夹角为θ；楔形双折射晶体的入射光线与水平轴线的夹角为β。
进一步地，所述法拉第旋转器为法拉第旋转片。
进一步地，所述楔形双折射晶体、法拉第旋转片、反射镜为分体式。
进一步地，所述楔形双折射晶体、法拉第旋转片、反射镜为整体式。
进一步地，所述光纤准直器包括单光纤头、准直透镜及玻璃套管；所述玻璃套管套在所述单光纤头和准直透镜的外部，且所述准直透镜位于单光纤头的射出光的后方。
进一步地，所述法拉第旋转器包括法拉第旋转晶体和外加磁场机构，所述外加磁场机构施加的磁场方向平行于通光方向。
进一步地，所述法拉第旋转器为自带磁的法拉第旋转晶体，且自带的磁场方向平行于通光方向。
进一步地，所述反射镜为在所述法拉第旋转晶体的后端面镀制反射膜层而形成的反射镜面。
进一步地，所述反射镜为分体式的反射镜片。
进一步地，α、β和θ的关系，需满足如下的方程：
其中，no为双折射晶体O光折射率，ne为双折射晶体E光折射率，n(θe)为E光在双折射晶体沿波法线方向传播时的折射率，θe为E光波法线与水平轴线的夹角，n(θe)和θe由以下两方程解出：
sin(α+β)＝n(θe)·sin(α-(θ-θe))---------(2)。
本发明的优点在于：本发明提供一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，包括沿光路依次布置的光纤准直器、楔形双折射晶体、法拉第旋转器以及反射镜，在光纤准直器与法拉第旋转器之间插入楔形双折射晶体，消除了法拉第旋转角受波长及温度的影响，并且实现产品结构紧凑，工艺简易，成本低廉。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为背景技术中常规的法拉第旋转镜的结构及光路示意图。
图2为本发明所述的法拉第旋转镜的结构及光路示意图。
图3为本发明所述的法拉第旋转镜另一种实施例的结构及光路示意图。
图中：1、光纤准直器，11、单光纤头，12、准直透镜，13、玻璃套管，2、楔形双折射晶体，21、通光平面，22、直角通光平面，23、光轴，3、法拉第旋转器，31、反射膜层，4、反射镜，100、光束，110、第一偏振光，111、第一反射光束，112、光束一，113、光束二，120、第二偏振光，121、第二反射光束，122、光束三，123、光束四。
【具体实施方式】
请参阅图2和图3所示，本发明提供一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，包括沿光路依次布置的光纤准直器1、楔形双折射晶体2、法拉第旋转器3以及反射镜4；所述反射镜4和法拉第旋转器3的通光表面与楔形双折射晶体2直角平面平行；所述楔形双折射晶体2包括一和竖直轴线的夹角为α的通光平面21及一直角通光平面22，并且其光轴23位于楔形双折射晶体2的入射光线和法线组成的平面内，同时光轴23与水平轴线的夹角为θ，θ即为光轴23的方位角；楔形双折射晶体2的入射光线与水平轴线的夹角为β。
在具体一实施例中：所述法拉第旋转器3为法拉第旋转片3。
所述楔形双折射晶体2、法拉第旋转片3、反射镜4为分体式，可以相互平行并分立存在。
所述楔形双折射晶体2、法拉第旋转片3、反射镜4为整体式。在具体实施中，所述楔形双折射晶体2、法拉第旋转片3、反射镜4可以通过胶合或键合工艺粘合成一个整体。
所述光纤准直器1包括单光纤头11、准直透镜12及玻璃套管13；所述玻璃套管13套在所述单光纤头11和准直透镜12的外部，且所述准直透镜12位于单光纤头11的射出光的后方，并且具有一间隙。
在具体一实施例中：所述法拉第旋转器3包括法拉第旋转晶体3和外加磁场机构(未图示)，所述外加磁场机构(未图示)施加的磁场方向平行于通光方向。外加磁场机构(未图示)为现有技术，优选永久磁块，永久磁环，也可以采用感应线圈套设在法拉第旋转晶体3的外面。
在另一具体一实施例中：所述法拉第旋转器3为自带磁的法拉第旋转晶体3，且自带的磁场方向平行于通光方向。
如图3所示，所述反射镜4为在所述法拉第旋转晶体3的后端面镀制反射膜层31而形成的反射镜面，使得反射镜4和法拉第旋转晶体3构成一个整体，结构更紧凑，简单，更利于小型化。
所述反射镜4为分体式的反射镜片4。
α、β和θ的关系，需满足如下的方程：
其中，no为双折射晶体O光折射率，ne为双折射晶体E光折射率，n(θe)为E光在双折射晶体沿波法线方向传播时的折射率，θe为E光波法线与水平轴线的夹角，n(θe)和θe由以下两方程解出：
sin(α+β)＝n(θe)·sin(α-(θ-θe))---------(2)。
，α、β、θ的单位都采用统一的角度单位即可，例如都为度。
工作原理如下：
如图2所示，从光纤准直器1出射的光束100，沿直角坐标系Z轴传播。入射到楔形双折射晶体2中，分成偏振方向相互垂直的第一偏振光110和第二偏振光120。经过法拉第旋转器3，其对应的偏振态各自按顺时针(或逆时针)旋转45°，再入射到反射镜4反射，并再次经过法拉第旋转器3，对应的第一反射光束111和第二反射光束121的偏振态再一次按顺时针(或逆时针)旋转45°，第一反射光束111和第二反射光束121的偏振面共计旋转90°。
其中，第一反射光束111进入楔形双折射晶体2时，与光束100的偏振面的角度严格旋转90°的光束以光束一112的光束路径传播，并经由光纤准直器1的准直透镜12会聚进入单光纤头11。而由于法拉第旋转器3的温度及波长相关性能，与光束100的偏振面的角度旋转偏离90°的光束以光束二113的光束路径传播，从楔形双折射晶体2的和竖直轴线的夹角为α的通光平面21出射，并且不能被光纤准直器1的准直透镜12耦合到光纤头11中。
第二反射光束121进入楔形双折射晶体2时，与光束100的偏振面的角度严格旋转90°的光束以光束三122的光束路径传播，并经由光纤准直器1的准直透镜12会聚进入单光纤头11。而由于法拉第旋转器3的温度及波长相关性能，与光束100的偏振面的角度旋转偏离90°的光束以光束四123的光束路径传播，从楔形双折射晶体2的和竖直轴线的夹角为α的通光平面21出射，并且不能被光纤准直器1的准直透镜12耦合到光纤头11中。
由此实现出射光束100，经楔形双折射晶体2，法拉第旋转器3，反射镜4反射后，其偏振态不受温度及波长的影响，严格旋转90°，再次耦合入光纤准直器1中。
本发明在光纤准直器1与法拉第旋转器3之间插入楔形双折射晶体2，消除了法拉第旋转角受波长及温度的影响，并且实现产品结构紧凑，工艺简易，成本低廉。
同时相比较专利CN104635347A采用的双折射晶体棱镜，本发明的成本更低廉，结构更紧凑。
相比较专利CN102906629A、CN204241726U采用在双光纤头与准直透镜这间插入双折射晶体位移器，本发明的单光纤头11和准直透镜12之间无需插入双折射晶体位移器，制造工艺更简单，并且结构更紧凑。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：包括沿光路依次布置的光纤准直器、楔形双折射晶体、法拉第旋转器以及反射镜；所述反射镜和法拉第旋转器的通光表面与楔形双折射晶体直角平面平行；所述楔形双折射晶体包括一和竖直轴线的夹角为α的通光平面及一直角通光平面，并且其光轴位于楔形双折射晶体的入射光线和法线组成的平面内，同时光轴与水平轴线的夹角为θ；楔形双折射晶体的入射光线与水平轴线的夹角为β。
2.如权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述法拉第旋转器为法拉第旋转片。
3.如权利要求2所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述楔形双折射晶体、法拉第旋转片、反射镜为分体式。
4.如权利要求2所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述楔形双折射晶体、法拉第旋转片、反射镜为整体式。
5.如权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述光纤准直器包括单光纤头、准直透镜及玻璃套管；所述玻璃套管套在所述单光纤头和准直透镜的外部，且所述准直透镜位于单光纤头的射出光的后方。
6.如权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述法拉第旋转器包括法拉第旋转晶体和外加磁场机构，所述外加磁场机构施加的磁场方向平行于通光方向。
7.如权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述法拉第旋转器为自带磁的法拉第旋转晶体，且自带的磁场方向平行于通光方向。
8.如权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述反射镜为在所述法拉第旋转晶体的后端面镀制反射膜层而形成的反射镜面。
9.如权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：所述反射镜为分体式的反射镜片。
10.如权利要求1所述的一种与波长和温度无关的法拉第旋转镜，其特征在于：α、β和θ的关系，需满足如下的方程：
其中，no为双折射晶体O光折射率，ne为双折射晶体E光折射率，n(θe)为E光在双折射晶体沿波法线方向传播时的折射率，θe为E光波法线与水平轴线的夹角，n(θe)和θe由以下两方程解出：
sin(α+β)＝n(θe)·sin(α-(θ-θe))---------(2)。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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