本實用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器。

背景技術(shù)：

光波是一種橫波，具有偏振特性。利用振動對光纖內(nèi)光束偏振狀態(tài)的影響，可以測定振動的存在。在成本受限的光纖偏振態(tài)振動傳感系統(tǒng)中，僅使用單檢偏器即可測定在傳感光纖線路上是否發(fā)生了振動。但光源發(fā)出的光束偏振態(tài)隨溫度變化而變化。這一問題可能造成光纖偏振態(tài)檢測振動傳感系統(tǒng)靈敏度的波動，進而發(fā)生傳感系統(tǒng)的誤報或漏報。而增加偏振控制器來穩(wěn)定光源，可能給成本受限的偏振態(tài)檢測振動傳感系統(tǒng)帶來較大幅度的成本升高。

另一方面在成本受限的光纖偏振態(tài)振動傳感系統(tǒng)中，采用的非保偏光纖中光信號的偏振態(tài)對溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異也更為敏感。單檢偏器的靈敏度可能在這些不穩(wěn)定環(huán)境中具有更低的振動傳感靈敏度。雖然使用保偏光纖可以部分穩(wěn)定環(huán)境變化或光纖品質(zhì)差異帶來的影響，但保偏光纖的材料成本與部署成本過高，在成本受限的光纖偏振態(tài)檢測振動傳感系統(tǒng)中難以得到廣泛應(yīng)用。

因此提供一種對不穩(wěn)定偏振態(tài)中振動特性檢測的手段是目前低成本光纖偏振態(tài)檢測振動傳感系統(tǒng)中急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器，在不增加成本的情況下提供一種不會受溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響，且具有較高振動傳感靈敏度的檢偏器，由此解決現(xiàn)有技術(shù)中成本受限的光纖偏振態(tài)檢測振動傳感系統(tǒng)無法在不穩(wěn)定環(huán)境中準確通過偏振狀態(tài)的變化檢測振動特性的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器，包括殼體，設(shè)置于所述殼體內(nèi)的第一光纖準直器、第二光纖準直器、第三光纖準直器、用于將入射光一分為二的分光器件、第一偏振片以及第二偏振片；其中：入射光經(jīng)過所述第一光纖準直器后入射到所述分光器件，生成第一光束和第二光束，所述第一光束垂直入射所述第一偏振片，從所述第一偏振片出射的光經(jīng)過所述第二光纖準直器，所述第二光束垂直入射所述第二偏振片，從所述第二偏振片出射的光經(jīng)過所述第三光纖準直器，所述第一偏振片的透光軸和第二偏振片的透光軸的夾角范圍為5-85度。

本實用新型實施例中，通過分光器件將入射光分成兩束光，并分別入射具有一定夾角的兩個偏振片，從而能夠根據(jù)透過兩個偏振片的光強之和來檢測光纖中是否發(fā)生振動。組成本實用新型提供的檢偏器所需要的光學器件成本低廉，僅需要一個分光器件和兩個偏振片，并且該檢偏器結(jié)構(gòu)簡單，僅需保證入射光分成兩束且兩個偏振片的通光軸具有一定夾角，不需要增加額外檢偏器也不需要使用保偏光纖，在增加很小成本的情況下，即可克服溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響，且具有較高振動傳感靈敏度。從而提供了一種能夠在不穩(wěn)定環(huán)境中通過偏振狀態(tài)的變化檢測振動特性的成本受限的光纖偏振態(tài)檢測振動傳感系統(tǒng)解決方案。

本實用新型的一個實施例中，所述第一偏振片的透光軸和第二偏振片的透光軸的夾角范圍為15-75度。

本實用新型的一個實施例中，所述第一偏振片的透光軸和第二偏振片的透光軸的夾角為45度。在兩個偏振片的通光軸的夾角為45度時，本實用新型實施例提供的檢偏器受溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響最小，且具有最高的振動傳感靈敏度。

本實用新型的一個實施例中，所述分光器件為半透半反鏡。半透半反鏡成本低廉性能可靠，并且分光后不需要進行準直，可以保證整個檢偏器的可靠性和低成本。

本實用新型的一個實施例中，所述分光器件包括：分光器或分束器，設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第一偏振片之間的第四光纖準直器，以及設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第二偏振片之間的第五光纖準直器。分光器件也可以使用分光器或分束器加上兩個光纖準直器組成，從而提供更多的可實現(xiàn)方案，在器件不足時有更多選擇性。

本實用新型的一個實施例中，所述分光器件生成的第一光束和第二光束的比例為50：50。當?shù)谝还馐偷诙馐谋壤嗟葧r，入射到兩個偏振片的光強也基本相同，便于后續(xù)利用透過兩個偏振片的光強來計算光纖發(fā)生振動的特性。

本實用新型的一個實施例中，所述分光器件的鏡面與入射光的夾角的范圍為10-80度。

本實用新型的一個實施例中，所述分光器件的鏡面與入射光的夾角為 45度。當分光器件的鏡面與入射光的夾角為45度時，第一光束和第二光束之間的夾角為90度，所述第一偏振片與第二偏振片之間的夾角為90度。方便本實用新型雙偏振態(tài)檢偏器中各光學器件的空間設(shè)置，也便于后續(xù)利用透過兩個偏振片的光強來計算光纖發(fā)生振動的特性。

本實用新型的一個實施例中，入射光通過非保偏光纖入射到所述分光器件。通過本實用新型實施例提供的雙偏振態(tài)檢偏器，不需要在光路中使用保偏光纖，使用普通的非保偏光纖，即可克服溫度、部署方式以及非保偏光纖品質(zhì)差異等不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響，具有較高振動傳感靈敏度。

本實用新型的一個實施例中，入射光通過單模光纖或多模光纖入射到所述分光器件。通過本實用新型實施例提供的雙偏振態(tài)檢偏器，在其各個光路中根據(jù)需要既可使用單模光纖也可使用多模光纖，從而能夠應(yīng)用于各種類型光纖的振動檢測，具有廣闊的應(yīng)用場景。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例中一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例中兩偏振片的通光軸間夾角示意圖；

圖3是本實用新型實施例中另一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型實施例中另一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型實施例中一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：

1-第一光纖準直器2-第二光纖準直器3-第三光纖準直器4-分光器件5- 第一偏振片6-第二偏振片7-第四光纖準直器8-第五光纖準直器。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，本實用新型提供了一種用于振動傳感的雙偏振態(tài)檢偏器，包括殼體，設(shè)置于所述殼體內(nèi)的第一光纖準直器1、第二光纖準直器2、第三光纖準直器3、用于將入射光一分為二的分光器件4、第一偏振片5以及第二偏振片6；其中：入射光經(jīng)過所述第一光纖準直器1后入射到所述分光器件4，生成第一光束和第二光束，所述第一光束垂直入射所述第一偏振片 5，從所述第一偏振片5出射的光經(jīng)過所述第二光纖準直器2，所述第二光束垂直入射所述第二偏振片6，從所述第二偏振片6出射的光經(jīng)過所述第三光纖準直器3，所述第一偏振片5的透光軸和第二偏振片6的透光軸形成一夾角α。

光纖準直器，通常由尾纖與自聚焦透鏡精確定位而成。它可以將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準直光(平行光)，或?qū)⑼饨缙叫?近似平行)光耦合至單模光纖內(nèi)。

當入射光通過第一光纖準直器1準直后，再經(jīng)過所述分光器件4一分為二生成兩束光。兩束光分別入射通光軸具有一定夾角的第一偏振片5以及第二偏振片6，可對通過這兩個偏振片的光強的絕對值求和作為光纖發(fā)生振動的判定依據(jù)。

兩個偏振片的夾角應(yīng)在0到90度之間。如圖2所示，所述夾角α的取值范圍為5-85度。優(yōu)選地，所述α的取值范圍為15-75度。通過實驗證明，當所述α的取值為45度時，通過兩個偏振片的光強絕對值之和對溫度、部署方式及光纖品質(zhì)差異等環(huán)境噪聲最不敏感。因此，所述第一偏振片5以及第二偏振片6的通光軸之間的夾角為45度時為最優(yōu)取值。

其中，所述分光器件4可以為半透半反鏡。入射光經(jīng)過所述半透半反鏡后形成反射光和透射光兩束光，分別入射所述第一偏振片5和第二偏振片6。

或者所述分光器件4也可以是分光器或分束器，此時需要在分光器或分束器與兩個偏振片之間各設(shè)置一個光纖準直器。如圖3所示，所述分光器件4可以包括：分光器或分束器，設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第一偏振片之間的第四光纖準直器7，以及設(shè)置于所述分光器或分束器與所述第二偏振片之間的第五光纖準直器8。

所述分光器件4的作用是將入射光一分為二形成第一光束和第二光束，所述第一光束和第二光束的比例可根據(jù)需要確定。優(yōu)選地，所述第一光束和第二光束的比例為50：50。此時，例如當分光器件4為半透半反鏡時，經(jīng)過半透半反鏡形成反射光和透射光，入射光的一半光強被反射，一半被透射。

所述分光器件4需實現(xiàn)入射光的一分為二，所以所述分光器件4的鏡面與入射光要形成一定夾角。通常所述夾角的范圍為10-80度(以銳角說明)。優(yōu)選地，如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，所述分光器件4的鏡面與入射光的夾角為45度。此時，第一光束和第二光束之間的夾角為90 度，所述第一偏振片5與第二偏振片6之間的夾角為90度。

另外，如圖4所示，在本實用新型的另一個實施例中，所述分光器件4 的鏡面與入射光的夾角為30度。此時，第一光束和第二光束之間的夾角為 60度，所述第一偏振片5與第二偏振片6之間的夾角為120度。即所述第一偏振片5與第二偏振片6以所述分光器件4的鏡面對稱分布。

在本實用新型的一個實施例中，所述入射光通常通過非保偏光纖入射到所述分光器件4。當然，也可以使用保偏光纖。

在本實用新型的一個實施例中，入射光通過單模光纖或多模光纖入射到所述分光器件4。在利用本實用新型實施例提供的雙偏振態(tài)檢偏器時，各光路上使用的光纖均可以是單模光纖或多模光纖，可根據(jù)需要確定。

如圖5所示為本實用新型實施例中一種雙偏振態(tài)檢偏器的外殼結(jié)構(gòu)示意圖，由光纖準直器、分光器件及偏振片構(gòu)成的光路結(jié)構(gòu)封裝于外殼結(jié)構(gòu)中，形成可直接工程應(yīng)用的檢偏器。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。