本发明专利技术给出一种辐照型高精度全光纤光学波片。通过对光纤进行紫外线辐照，辐照型高精度全光纤光学波片能够使具有线偏振态的输入光束按照需求精确地转变为任意选定偏振态的光束输出。本发明专利技术是一种在线全光纤器件，抗振动，体积非常小，使用方便，结构简单，牢固可靠，性能稳定。用于测量各种物理量的光纤光学传感器和光学仪器中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种辐照型高精度全光纤光学波片，可以用在以光学方法测量电流，特别是测量高压输电线电流的全光纤光学电流互感器中；也可以用于测 量其它物理量的各种光纤光学传感器和光学仪器中。
技术介绍
间进行转换具有重要性和实用性。对于更普遍的情况，利用在线全光纤器件将 入射线偏振光转换为任意选定的偏振状态是重要的。为了对光纤中光的偏振态 在线地进行精确的转换和控制就必须利用高精度全光纤光学波片。全光纤光学干涉型传感器等光学设备中的光学波片可以由双折射晶体材料 或光纤绕制线圈制作。应用分立的双折射晶体元件作为光学波片时需要昂贵， 复杂而且稳定性差的光纤光束输入输出耦合结构，并且光强损失较大。将光纤 绕制所成的光纤圈可用作光学波片，但其结构复杂而臃肿，稳定性，重复性及以及制造工艺等的限制而难以准确地控制实现相位延迟精度。使用电弧多次加 热的方法可以提高相位延迟精度，但是因为电弧本身的稳定性，重复性，及可 控制性都比较差，并且受其本身电弧放电参数的限制，难以达到精确地调节。 同时多次用电弧加热还会使被加热光纤变脆而显著降低作为光学波片的光纤本 身的强度，其结果是降低光学波片的应用可靠性。因此，存在着仅利用光纤就从输入的线偏振光就获得圆偏振光输出，以及 获得任意选定的偏振状态光束输出的精确全光纤光学波片的需求。但是由于全光纤光学波片制作方法所限，无法精确控制产生相位延迟的具 有确定长度的 一段线偏振保持光纤的长度，使得难以获得具有精确相位延迟的 全光纤光学波片。本专利技术给出一种全光纤在线偏振器件。通过对产生相位延迟的具有确定长 度的一段线偏振保持光纤进行紫外线辐照，本专利技术的辐照型高精度全光纤光学 波片能够使具有线偏振态的输入光束按照需求获得精确的相位延迟，由此实现 精确地将入射线偏振态光束转变为另 一偏振态的光束输出。本专利技术给出的辐照型高精度全光纤光学波片可以用于测量各种物理量的光 纤光学传感器和光学仪器中。
技术实现思路
本专利技术给出 一种辐照型高精度全光纤光学波片，其结构包括 作为光束输入端的线偏振保持光纤； 具有确定长度的 一段线偏振保持光纤；位对这两段光纤进行熔接。当从线偏振保持光纤输入的线偏振光通过所述具有 确定长度的一段线偏振保持光纤后，所述输入线偏振光束的偏振态就被转换， 可以获得任意选定偏振态的光束输出，这就构成全光纤光学波片。本专利技术的辐照型高精度全光纤光学波片，是利用适当波长和强度的紫外光， 在适当长的时间中，通过对具有确定长度的一段偏振保持光纤在径向进行非对称单侧面光学辐照的方式，改变具有确定长度的 一段线偏振保持光纤内快轴与 慢轴折射率之间的差值，以此精确调节相位延迟量的方法制作辐照型高精度全 光纤光学波片。如同光通讯用光纤一样，光纤传感器常用的线偏振保持光纤的芯部通常由 锗掺杂的熔融二氧化硅成份组成，从而形成折射率略高于包层的圓柱形或椭圓 柱形波导，使得适当波长的光束可以借助于全内反射现象在其中以极低的衰减 率传^番相当长的距离。如果光纤芯部波导的横截面中折射率径向分布不是对称的，即各向异性的，例如存在外加的非径向对称性应力；或者光纤芯部波导的横截面为椭圆形；则 在其折射率极大和极小方向就分别形成光束传播的慢轴和快轴。除了入射线偏振光与上述两个光轴之一方向相同的情况外，当所述两段线 偏振保持光纤以各自光轴之间取一确定相对角度的方位完成熔接后，上述的具 有确定长度的一段偏振保持光纤将根据该光纤内快、慢轴之间折射率差值的大 小，以及该光纤段的长度，利用紫外光辐照的方法精确调节该光纤内分别沿快 慢轴偏振的线偏振光之间的相位延迟量，将入射光束的线偏振态转换到另一偏 振状态输出。在适当波长的紫外光辐照下，光纤芯部掺锗的熔融二氧化硅材料的折射率 数值会改变。根据应用需求，调节特征波长紫外光辐照的强度和时间，就可以 获得足够的，与所用紫外光辐照的强度和时间对应的折射率改变量。利用适当 波长的紫外光从光纤单侧面进行辐照时，其双折射率改变量的数量级可达到5 ~ 8xl(T5。当利用适当波长的紫外光从光纤单侧面进行辐照时，由于紫外光束光强相 对于光纤芯部波导横截面分布的不对称性，使得光纤芯部波导横截面的不同部分所吸收紫外光强可以存在相当的差异。这就使光纤芯部圆柱形或椭圆柱形波 导横截面中折射率原有的分布和数值改变，同时通过光纤波导的传播光束模场 中心相对于光纤轴的位置产生移动。这样就使所述光纤段中快、慢轴之间因紫 外光辐照而感生折射率差值变化，也就是产生双折射率变化，使所述具有确定 长度的一段偏振保持光纤产生将入射光束线偏振态转换到另一个偏振态的能 力。根据此原理就可以制成辐照型高精度全光纤光学波片。其相位延迟量由两 个光轴方向上线偏振光相位延迟的大小表示，它取决于该光纤内快、慢轴之间折射率的差值；所用入射光束在真空中的波长；以及具有确定长度的一段偏振 保持光纤的长度其中0: 所述的一段具有确定长度的线偏振保持光纤的相位延迟量； 的差值；丄所述的一段具有确定长度的线偏振保持光纤段的长度； 入入射光束在真空中的波长。在其它参数已确定的情况下，利用紫外光辐照等方法精确改变A"，也就是 改变双折射率，即可制作辐照型高精度全光纤光学波片。当其用于将入射线偏振光转换为圓偏振光时，所包括的两段线偏振保持光 纤的光轴之间相互角度一般取为45度，并且所需相位延迟量为90度或其奇数 倍，即所用长度为具有确定长度的线偏振保持光纤段拍长的1/4的奇数倍。当其用于将入射光束的线偏振态转换到另 一个偏振态时，如果所包括的两段线偏振保持光纤的光轴之间相互角度一般取为45度，为得到所对应的相位延迟量度数A需用的具有确定长度的线偏振保持光纤段的长度为该光纤拍长的^/360的奇数倍。当其用于将入射光束的线偏振态转到另 一偏振态时，所包括的两段线偏振 保持光纤的光轴之间相互角度为方便起见一般取45度，但是也可以取为其它度数。本专利技术利用对具有确定长度的线偏振保持光纤段以紫外光进行径向非对称 单侧光学辐照这种方法改变其相位延迟量而制作辐照型高精度全光纤光学波 片，也可以使用电弧多次加热具有确定长度的线偏振保持光纤段从而改变其相 位延迟量的方法作为另一可取手段来制作辐照型高精度全光纤光学波片，但是 光学辐照方法具有在上面
技术介绍
一节中已指出的电弧多次加热方法所不具备 的优点。实用中可以协同采用这两种方法以达到最佳效果。本专利技术的优点在于，本专利技术的辐照型高精度全光纤光学波片是一种在线全 光纤器件，抗振动，体积非常小，使用方便，结构简单，牢固可靠，性能稳定。 根据应用要求，还可以依据针对性的设计，制作对外界扰动具有补偿功能的精 确全光纤光学波片。附图说明图1紫外光单侧辐照所致光纤中波导横截面折射率分布变化示意图 图2辐照型高精度全光纤光学波片构成示意图 附图标号及字符说明1. 光纤波导横截面2. 紫外光辐照光束3. 辐照后光纤波导横截面在光束辐照方向上(x轴上)折射率分布6. 作为光束输入用的线偏振保持光纤7. 用作产生相位延迟的线偏振保持光纤IIl光纤芯层材料的折射率n2.光纤包层材料的折射率5n.紫外光辐照后光纤芯层材料的折射率改变量具体实施例方式以下介绍本专利技术的具体实施例。取一段线偏振保持光纤，使入射光束可以 从其中一端输入；再取一段长度略大于Z本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种辐照型高精度全光纤光学波片，包括： 作为光束输入端的线偏振保持光纤； 一段具有确定长度的线偏振保持光纤； 将所述两段线偏振保持光纤各自的光轴取一个确定相对角度，并在此方位上对这两段光纤进行熔接，从而构成全光纤光学波片； 其特征在于：在上述熔接完成后，对所述产生相位延迟的一段线偏振保持光纤进行径向非对称单侧光学辐照，以改变该光纤内两光轴对应折射率之间的差值，从而精确调节所述产生相位延迟的一段线偏振保持光纤的相位延迟量。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：湾世伟，
申请(专利权)人：湾世伟，
类型：发明
国别省市：11[]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。