專利名稱：光學偏振器件偏振消光比的檢測方法和檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學偏振器件參數(shù)測量方法，屬于光學測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于干涉法光學保偏器件偏振消光比的測試裝置和測試方法。
背景技術(shù)：
消光比是度量偏振器件(如保偏光纖、保偏光纖耦合器、偏振器、棱鏡、晶體)保持偏振態(tài)穩(wěn)定性能的重要指標。當一束線偏振光沿偏振器件某一主軸入射時，由于偏振器件內(nèi)部殘留有應(yīng)力，或熱不均勻引起的應(yīng)力，以及制造工藝的不完善導(dǎo)致光學偏振器件幾何形狀的不完全理想，會使本來屬于各向同性物質(zhì)出現(xiàn)雙折射，表現(xiàn)出各向異性。因此，在這些點上，在與偏振主軸正交的光軸方向上激發(fā)起耦合模，兩個正交光軸上的光功率比值就是偏振消光比。假設(shè)光學偏振器件主軸即X軸，出射光功率為Pmax，與主軸正交的另一光軸
即Y軸，上的出射光功率為Pmin，則其偏振消光比為▽ =。偏振消光比越大，說明光
max
學偏振器件的質(zhì)量越好，加工精度越高，其保偏特性越優(yōu)越。消光比是表征光學器件以及光學系統(tǒng)性能的主要物理參數(shù)之一。如(1)保偏光纖的偏振消光比直接表示其傳輸偏振光的能力，消光比越大，其保持偏振態(tài)穩(wěn)定性的能力越強。(2)消光比表征晶體棱鏡的性能，反映其精度和制造工藝水(3)光纖陀螺是干涉型傳感器，其偏振特性影響著該傳感器的精度。(4)利用磁光光纖Bragg光柵中偏振消光比特性，測量磁場。(5)在SDH設(shè)備中光發(fā)送機的消光比直接影響到設(shè)備的性能，消光比太大或太小都不利于系統(tǒng)的運行。因此我們有必要對偏振消光比的測量方法進行研究。許多科研機構(gòu)已提出了若干種方法對偏振器件的消光比進行測量。例如，申請?zhí)枮椤?00620008302. 4”(“消光比及有關(guān)參數(shù)的測量”)的實用新型專利，該專利采用的偏振消光比的測量裝置主要由起偏器，光電探測器，信號放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，電動機， CPU控制器，顯示器等構(gòu)成。從待測光學偏振器件出射的光穿過起偏器，照射到光電探測器上，光電探測器將光信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，再經(jīng)過信號放大和A/D轉(zhuǎn)換，將其輸入到CPU。 同時，CPU控制電機，電機帶動起偏器進行任意角度旋轉(zhuǎn)，當起偏器旋轉(zhuǎn)一周，得到光強信號的最大值和最小值。CPU通過分析比較計算得到對應(yīng)的信號強度Pmax和Pmin，通過公式
▽ = imGgfsiiH十算出待測光學偏振器件的偏振消光比。但此種方法，需要起偏器旋轉(zhuǎn)一周
max
才會測量出結(jié)果，所需要的時間較長。申請?zhí)枮椤?8107782. 8，，( “測量光纖和光學系統(tǒng)偏振消光比的方法與裝置”)的發(fā)明專利，該專利采用雙方向雙光路檢測法。硬件結(jié)構(gòu)主要由光源，耦合系統(tǒng)，偏振棱鏡，兩個光電探測器和除法器5部分構(gòu)成。偏振棱鏡與兩只光電探測器裝于同一轉(zhuǎn)體中，轉(zhuǎn)動時他們相對位置保持不變。被測系統(tǒng)輸出的部分偏振光經(jīng)過偏振棱鏡分解成具有一定分數(shù)角的兩種直線偏振光，轉(zhuǎn)動偏振棱鏡，同時由兩只光電探測器分別監(jiān)視這兩束直線光的光強度，由這兩個光強的極值之比D，計算出被測系統(tǒng)的偏振消光比。計算公式為η = PD。式中 P是儀器常數(shù)。若用手算，則P = 1，若用其他儀器例如除法器等進行計算，則用k = 1的系統(tǒng)，對儀器定標時測出。此種方法由于采用雙光路，增加了系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種偏振器件消光比的新的檢測方法，同時提供一種基于干涉法測量光學偏振器件偏振消光比的實現(xiàn)裝置。本發(fā)明提供的基于干涉法光學偏振器件偏振消光比的檢測方法具體步驟如下第1、使線偏光沿著待測光學偏振器件的一個主軸入射，則在該光學偏振器件的各瑕疵點上、在與入射偏振主軸X軸，正交的另一軸Y軸，上激發(fā)起耦合模，則在出射端，得到兩個正交光軸上的光信號，再將兩個正交光軸上的光信號進行投影方向調(diào)整，分束，反射后干涉，得到干涉光強信號；第2、對第1步得到的干涉光強信號進行光電轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，得到一組離散的反應(yīng)干涉光強信號電壓信號值；第3、對第2步得到的每一點光強信號進行耦合強度計算，最后用每一點的耦合強度值計算偏振器件的消光比，第3. 1、設(shè)偏振器件在每一個瑕疵點上由偏振主軸χ耦合到與主軸χ正交的另一主
軸y的耦合強度為Pyi，i = 0、1、2、3.......n，則在待測光學偏振器件出射端上總的耦合強
度可表示如下Py = Pi+P2+......Pn其中n為耦合點的個數(shù)，n的大小取決于偏振器件的制造水平以及被測偏振器件的長度；第3. 2、第3. 1步所述的每一個耦合點處的耦合強度h由(1)式表示為h = 201ogIy/Ix = 101og(Iy/Ix)2 = 101ogIy2/Ix2 = 101ogpy/px.................. (1)其中I為干涉光信號的振幅；第3.3、由(1)式可推出兩個正交主軸上的耦合強度之比py/px= 10°_lh，將各耦合點處的兩個正交主軸上的耦合強度之比值相加便可得到保偏光纖的偏振消光比，如(2) 示，
權(quán)利要求
1.一種基于干涉法光學偏振器件偏振消光比的檢測方法，其特征在于該方法具體步驟如下第1、使線偏光沿著待測光學偏振器件的一個主軸入射，則在該光學偏振器件的各瑕疵點上、在與入射偏振主軸即X軸，正交的另一軸Y軸上激發(fā)起耦合模，則在出射端，得到兩個正交光軸上的光信號，再將兩個正交光軸上的光信號進行投影方向調(diào)整，分束，反射后干涉，得到干涉光強信號；第2、對第1步得到的干涉光強信號進行光電轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，得到一組離散的反應(yīng)干涉光強信號電壓信號值；第3、對第2步得到的每一點光強信號進行耦合強度計算，最后用每一點的耦合強度值計算偏振器件的消光比，第3. 1、設(shè)偏振器件在每一個瑕疵點上由偏振主軸χ軸，耦合到與主軸χ正交的另一主軸y軸的耦合強度為Pyi，i = 0、1、2、3.......n，則在待測光學偏振器件出射端上總的耦合強度可表示如下Py = Pi+P2+......Pn其中η為耦合點的個數(shù)，η的大小取決于偏振器件的制造水平以及被測偏振器件的長度；第3. 2、第3. 1步所述的每一個耦合點處的耦合強度h由(1)式表示為
2.一種基于干涉法測量光學偏振器件消光比的檢測裝置，其特征在于該裝置沿光信號傳播方向順次包括第一部分、光源與隔離器模塊主要由光源和隔離器構(gòu)成；光源的出射光與隔離器相連，其作用是防止光路中由于各種原因產(chǎn)生的后向傳輸光對光源造成的不良影響，同時提高光源耦合進后面光路的光功率；第二部分、起偏模塊光源與隔離模塊的輸出與起偏模塊的輸入相連，將光源發(fā)出的自然光變?yōu)榫€偏光；第三部分、待測光學偏振器件將起偏模塊輸出的線偏光沿著待測光學偏振器件的一個主軸入射，由于偏振器件內(nèi)部殘留有應(yīng)力，或熱不均勻引起的應(yīng)力，以及制造工藝的不完善導(dǎo)致光學偏振器件幾何形狀的不完全理想，使原本屬于各向同性的物質(zhì)出現(xiàn)雙折射，表現(xiàn)出各向異性；那么，在這些瑕疵點上，在與入射偏振主軸即X軸，正交的另一軸Y軸上會激發(fā)起耦合模，假定沿偏振主軸即X軸傳播光的光功率為Pmax，沿與偏振主軸正交的另一光軸Y軸上傳播光的光功率為Pmin，則該偏振器件的消光比如下式表示
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的偏振器件可以為保偏光纖、保偏光纖耦合器、偏振器或棱鏡。
全文摘要
一種偏振器件偏振消光比的檢測方法和檢測裝置。檢測方法線偏光沿著待測光學偏振器件的一個主軸入射，由于偏振串擾，在出射端，得到兩個正交光軸上的光信號；經(jīng)干涉，并將干涉光信號進行光電轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，得到一組離散的反應(yīng)干涉光強信號的電壓信號值；由公式(1)可得到每一個耦合點處的耦合強度h，再經(jīng)公式(2)便可得到待測光學偏振器件的消光比。所述裝置順次包括，光源與隔離器模塊、起偏模塊、待測光學偏振器件、投影方向調(diào)整模塊、干涉儀模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和中央處理器模塊。本發(fā)明通過檢測耦合點的耦合強度，推導(dǎo)出偏振消光比，使得測量結(jié)果準確。適用于保偏光纖、保偏光纖耦合器、偏振器等多種光學偏振器件，具有一定的通用性。
文檔編號G01M11/02GK102183360SQ20111005223
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者劉鐵根, 葉雯婷, 張以謨, 張紅霞, 溫國強, 賈大功, 鄭光金, 陳信偉 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所, 天津大學