一种基于旋转半波片的偏振光保偏传输装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于旋转半波片的偏振光保偏传输装置，涉及精密测量和光通信领域。本装置包括转台、辅助转动器模块、半波片、反射镜、转台原点测量模块和电机控制模块；辅助转动器模块包括电机、第1遮光条和第1光电开关；转台原点测量模块包括第2遮光条、第2光电开关和连接杆；电机控制模块包括数据采集卡、运动控制器和电机驱动器。本实用新型专利技术①机械结构简单，可扩展空间大；②实现光信号在转动部件与静止部件间传输的保偏功能；③长期运转稳定，不存在转速波动引起的角度累计误差；④采用空间传播的光实现光从台下传输到转台上，受环境影响小且光功率损耗低；⑤该装置及偏振光传输的原理具有普遍适用性，可用于其他类似的相对转动装置中。

A polarization maintaining transmission device based on rotating half wave plate

【技术实现步骤摘要】
一种基于旋转半波片的偏振光保偏传输装置
本技术涉及精密测量和光通信领域，尤其涉及一种基于旋转半波片的偏振光保偏传输装置；该装置具有机械结构简单、光保偏传输效果好何长期运转稳定等特点，可广泛应用于激光干涉和激光陀螺仪等转动的系统中。
技术介绍
在采用高稳定激光的精密测量研究以及光通信领域中，需要实现光信号在转动部件与静止部件之间无间断传输。随着精密测量技术的发展，在光信号传输过程中，尤其是线偏振光，不可避免地需要考虑转动引起的光的偏振态改变的问题。目前的旋转部件与静止部件间实现光传输多采用光纤滑环，但是光纤滑环在光传输过程中无法实现保偏的功能。相比之下，空间传播的光在传输过程中损耗较小，利用旋转的半波片改变光的偏振态，保证传输的光信号的偏振方向转动的角度与转台转动引起偏振方向的变化相互抵消，从而达到保偏传输的目的。但是，要实现光的偏振态不随转台转动而变化，需要半波片旋转的角度始终保持转台旋转角度的一半。
技术实现思路
本技术的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，即光信号在转动部件与静止部件间传输偏振态变化的问题，提供一种基于旋转半波片的偏振光保偏传输装置。本技术机械结构部分简单，可扩展空间大，其保偏光束传输的方法可用于其他类似的相对转动部件中，其方法在原理上具有普遍适用性。本技术的目的是这样实现的：偏振光垂直入射到半波片上，随着半波片旋转，出射光的偏振方向实时变化，当半波片转速恰好为转台转速一半时，且半波片转动方向与转台转动方向相反时，传输上转台的光偏振态不随转台转动发生变化，达到保偏传输的目的；同时为了保证装置在长期运转过程中偏振光能够实现保偏传输，采取了转动角度补偿机制，当转台每转动两圈时，通过比较转台和电机过原点时间，调整电机的速度，保证转台和半波片转动的角度始终保持2：1的关系。具体地说：本装置包括转台、辅助转动器模块、半波片、反射镜、转台原点测量模块和电机控制模块；所述的辅助转动器模块包括电机、第1遮光条和第1光电开关；所述的转台原点测量模块包括第2遮光条、第2光电开关和连接杆；所述的电机控制模块包括数据采集卡、运动控制器和电机驱动器；其位置和连接关系是：转台设置于光学平台或直接固定在地面上；电机设置于转台基座的正中间，且电机的转轴方向与转台的转轴对齐；第1遮光条沿径向设置于电机的转轴上，第1光电开关竖直设置于转台基座上，位于第1遮光条外侧的正下方；半波片水平设置于电机转轴的正中间，跟随电机一起旋转；反射镜与水平面成45°设置于转台台面上的中心位置，用来将竖直传播的光导到水平的台面上；第2遮光条沿径向水平设置于转台台面边缘，第2光电开关通过连接杆设置于转台的基座侧壁上；第1光电开关和第2光电开关分别与数据采集卡连接，用来获得转台台面和电机的过零信号；数据采集卡、运动控制器和电机驱动器、电机、第1遮光条和第1光电开关依次连接，通过调整电机转速实现半波片转动角度补偿的功能。本技术具有以下优点和积极效果：①机械结构简单，可扩展空间大；②实现光信号在转动部件与静止部件间传输的保偏功能；③长期运转稳定，不存在转速波动引起的角度累计误差；④采用空间传播的光实现光从台下传输到转台上，受环境影响小且光功率损耗低；⑤该装置及偏振光传输的原理具有普遍适用性，可用于其他类似的相对转动装置中。附图说明图1是本装置的结构示意图；图2是半波片转动角度补偿的说明图；图中：00—转台；10—辅助转动器模块，11—电机，12—第1遮光条，13—第1光电开关；20—半波片；30—反射镜；40—转台原点测量模块，41—第2遮光条，42—第2光电开关，43—连接杆；50—电机控制模块，51—数据采集卡，52—运动控制器，53—电机驱动器；图3是转台转一圈偏振光传输的测量结果图，图中：曲线1是偏振光直接传输上转台的偏振方向随转台转动的变化，曲线2是本装置偏振光保偏传输上转台的偏振方向随转台转动的变化；图4是本装置运转一小时偏振光传输的测量结果图，图中：曲线1—转台转动过程中，偏振光保偏传输到转台上的偏振方向随转台转动圈数的变化关系。具体实施方式为使本技术实施例的主要特征、基本原理和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图和实施例对本装置详细说明：一、总体如图1、图2，本装置包括转台00、辅助转动器模块10、半波片20、反射镜30、转台原点测量模块40和电机控制模块50；辅助转动器模块10包括电机11、第1遮光条12和第1光电开关13；转台原点测量模块40包括第2遮光条41、第2光电开关42和连接杆43；电机控制模块50包括数据采集卡51、运动控制器52和电机驱动器53；其位置和连接关系是：转台00设置于光学平台或直接固定在地面上；电机11设置于转台00基座的正中间，且电机11的转轴方向与转台00的转轴对齐；第1遮光条12沿径向固定在电机11的转轴上，第1光电开关13竖直设置于转台00基座上，位于第1遮光条12外侧的正下方；半波片20水平设置于电机11转轴的正中间，跟随电机11一起旋转；反射镜30与水平面成45°设置于转台00台面上的中心位置，用来将竖直传播的光导到水平的台面上；第2遮光条41水平设置于转台00台面边缘，第2光电开关42通过连接杆43安装在转台00的基座侧壁上；第1光电开关13和第2光电开关42分别与数据采集卡51连接，用来获得转台00台面和电机11的过零信号；数据采集卡51、运动控制器52、电机驱动器53、电机11、第1遮光条12和第1光电开关13依次连接，通过调整电机11转速实现半波片20转动角度补偿的功能。二、功能部件1、转台00转台00是一种高精度的旋转平台，通过电机驱动；其中部转轴位置留有一个垂直方向的通光孔。2、辅助转动器模块10辅助转动器模块10包括电机11、第1遮光条12和第1光电开关13；其位置和连接关系是：电机11设置于转台00基座的正中间，且电机11的转轴方向与转台00的转轴对齐；第一遮光条12沿径向设置于电机11的转轴上，第1光电开关13竖直设置于转台00基座上，位于第1遮光条12外侧的正下方。1)电机11电机11是一种中轴具有通孔的转动机构，如伺服电机或步进电机，通孔直径大于5mm，用于带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于旋转半波片的偏振光保偏传输装置，其特征在于：/n包括转台（00）、辅助转动器模块（10）、半波片（20）、反射镜（30）、转台原点测量模块（40）和电机控制模块（50）；/n所述的辅助转动器模块（10）包括电机（11）、第1遮光条（12）和第1光电开关（13）；/n所述的转台原点测量模块（40）包括第2遮光条（41）、第2光电开关（42）和连接杆（43）；/n所述的电机控制模块（50）包括数据采集卡（51）、运动控制器（52）和电机驱动器（53）；/n其位置和连接关系是：/n转台（00）设置于光学平台或直接固定在地面上；/n电机（11）设置于转台（00）基座的正中间，且电机(11)的转轴方向与转台（00）的转轴对齐；/n第1遮光条（12）沿径向设置于电机（11）的转轴上，第1光电开关（13）竖直设置于转台（00）基座上，位于第1遮光条（12）外侧的正下方；/n半波片（20）水平设置于电机（11）转轴的正中间，跟随电机（11）一起旋转；/n反射镜（30）与水平面成45°设置于转台（00）台面上的中心位置，用来将竖直传播的光导到水平的台面上；/n第2遮光条（41）沿径向水平设置于转台（00）台面边缘，第2光电开关（42）通过连接杆（43）设置于转台（00）的基座侧壁上；/n第1光电开关（13）和第2光电开关（42）分别与数据采集卡（51）连接，用来获得转台（00）台面和电机（11）的过零信号；/n数据采集卡（51）、运动控制器（52）和电机驱动器（53）、电机（11）、第1遮光条（12）和第1光电开关（13）依次连接，通过调整电机（11）转速实现半波片（20）转动角度补偿的功能。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转半波片的偏振光保偏传输装置，其特征在于：
包括转台（00）、辅助转动器模块（10）、半波片（20）、反射镜（30）、转台原点测量模块（40）和电机控制模块（50）；
所述的辅助转动器模块（10）包括电机（11）、第1遮光条（12）和第1光电开关（13）；
所述的转台原点测量模块（40）包括第2遮光条（41）、第2光电开关（42）和连接杆（43）；
所述的电机控制模块（50）包括数据采集卡（51）、运动控制器（52）和电机驱动器（53）；
其位置和连接关系是：
转台（00）设置于光学平台或直接固定在地面上；
电机（11）设置于转台（00）基座的正中间，且电机(11)的转轴方向与转台（00）的转轴对齐；
第1遮光条（12）沿径向设置于电机（11）的转轴上，第1光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，李刘锋，彭建康，陈李生，毕进，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：新型
国别省市：湖北;42