具有高偏振消光比的保偏光纤耦合声光装置

摘要

本发明的保偏光纤耦合声光装置，第一保偏光纤准直器的传输主轴方向与声光晶体的本征入射光偏振方向位于同一直线上；在第二保偏光纤准直器与声光晶体构成的光传输线路中还固定有第二偏振元件，第二保偏光纤准直器的传输主轴方向与声光晶体的本征衍射光偏振方向位于同一直线上；第二偏振元件的通光主轴方向与第二保偏光纤准直器的传输主轴方向位于同一直线上。使得声光晶体入射光是沿声光晶体的本征入射光偏振方向入射，声光晶体衍射光是沿声光晶体本征衍射光偏振方向输出，降低了声光晶体自身偏振传输特性带来的影响。利用偏振元件消除光纤连接器的对轴误差对传输光偏振特性造成的影响，降低声光晶体自身偏振传输特性对传输光偏振特性造成的影响。

说明书

技术领域

本发明属于声光装置领域，尤其涉及具有高偏振消光比的保偏光纤耦合声光装置。

背景技术

保偏光纤耦合声光装置是在自由空间光声光装置的基础上，采用保偏光纤进行光路耦合的声光装置。其输入输出光均为线偏振光，可用在保偏光纤系统中方便地改变光的传播特性。该装置采用全固化光路，在接入光纤系统后不需要进行光路调节，具有使用方便、易于集成、可靠性高等特点，在光信号处理、光纤传感、光纤激光器等领域有着广泛应用。

现有的保偏光纤耦合声光装置（如图1所示）的主要结构包括第一保偏光纤准直器、声光晶体、第二保偏光纤准直器、射频连接器、匹配电路板和安装外壳。所述安装外壳具有一内腔。射频连接器固定在安装外壳的外表面，且与匹配电路板电连接，用于将接收的射频信号经匹配电路板施加在声光晶体上。匹配电路板固定在安装外壳内腔中靠近射频连接器的位置。声光晶体固定在安装外壳内腔中，且与匹配电路板电连接，用于经匹配电路板接收射频连接器施加的射频信号，形成超声声场。第一保偏光纤准直器固定在声光晶体入射光的一侧；第二保偏光纤准直器固定在声光晶体衍射光的一侧。输入线偏振光通过第一保偏光纤准直器从声光晶体入射光一侧进入声光晶体，与超声声场作用发生声光衍射，衍射光沿声光晶体衍射光一侧输出声光晶体后，由第二保偏光纤准直器接收向后传输。

在保偏光纤系统中，声光晶体自身的偏振传输特性将导致进入第二保偏光纤准直器的偏振光偏振特性降低。另外，由于保偏光纤耦合声光装置前端（即输入线偏振光方向）还通过若干个光纤连接器将保偏光纤连接起来。由于光纤连接器之间不可避免存在对轴误差，导致输入线偏振光在进入声光装置时会出现偏振特性下降，采用这一结构的保偏光纤耦合声光装置输出偏振光的偏振消光比一般在15—20dB。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是怎样提供一种提高传输光偏振特性的具有高偏振消光比的保偏光纤耦合声光装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

具有高偏振消光比的保偏光纤耦合声光装置，包括第一保偏光纤准直器、声光晶体、第二保偏光纤准直器和安装外壳；所述安装外壳具有一内腔；声光晶体固定在安装外壳的内腔中；第一保偏光纤准直器固定在声光晶体入射光的一侧；第二保偏光纤准直器固定在声光晶体衍射光的一侧；所述第一保偏光纤准直器的传输主轴方向与声光晶体的本征入射光偏振方向位于同一直线上；所述第二保偏光纤准直器与所述声光晶体构成的光传输线路中还固定有第二偏振元件，第二保偏光纤准直器的传输主轴方向与声光晶体的本征衍射光偏振方向位于同一直线上；第二偏振元件的通光主轴方向与第二保偏光纤准直器的传输主轴方向位于同一直线上。

进一步，所述第二偏振元件为偏振片、格兰棱镜或分光晶体。

进一步，所述第二偏振元件的通光面上镀有光学增透膜。

进一步，所述第一保偏光纤准直器与所述声光晶体构成的光传输线路中还固定有第一偏振元件，所述第一偏振元件的通光主轴方向与第一保偏光纤准直器的传输主轴方向位于同一直线上。

进一步，所述第一偏振元件为偏振片、格兰棱镜或分光晶体。

进一步，所述第一偏振元件的通光面上镀有光学增透膜。

进一步，还包括4个安装夹具，每个安装夹具包括外部筒和内部筒，外部筒固定在安装外壳的内腔中，内部筒嵌接在外部筒的内侧面上；4个安装夹具分别为第一偏振元件安装夹具、第二偏振元件安装夹具、第一保偏光纤准直器安装夹具和第二保偏光纤准直器安装夹具，其内部筒固定在第一偏振元件、第二偏振元件、第一保偏光纤准直器和第二保偏光纤准直器上，且第一偏振元件、第二偏振元件、第一保偏光纤准直器和第二保偏光纤准直器能够随内部筒分别与其对应的外部筒发生相对转动；第一偏振元件安装夹具的内部筒的轴线方向和第一保偏光纤准直器安装夹具的内部筒的轴线方向相重合；第二偏振元件安装夹具的内部筒的轴线方向和第二保偏光纤准直器安装夹具的内部筒的轴线方向相重合。

进一步，所述安装夹具还具有锁紧机构，锁紧机构用于锁紧其外部筒和内部筒，使得外部筒和内部筒相对固定。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1.本发明提供的保偏光纤耦合声光装置，其声光晶体入射光是沿声光晶体的本征入射光偏振方向入射，声光晶体衍射光是沿声光晶体本征衍射光偏振方向输出，降低了声光晶体自身偏振传输特性带来的影响。 

2.本发明提供的保偏光纤耦合声光装置，在第一、第二保偏光纤准直器与声光晶体构成的光传输线路间设置有偏振元件，利用偏振元件消除光纤连接器的对轴误差对传输光偏振特性造成的影响，还进一步降低声光晶体自身偏振传输特性对传输光偏振特性造成的影响。

3.本发明提供的保偏光纤耦合声光装置，第一、第二保偏光纤准直器、第一、第二偏振元件采用内旋转式安装夹具固定，便于偏振调节。

4.本发明提供的保偏光纤耦合声光装置的输出光偏振消光比可达30dB以上。

附图说明

图1为现有保偏光纤耦合声光装置的示意图。

图2为本发明的一种实施例的示意图。

图3为本发明的另一种实施例的示意图。

图4为本发明保偏光纤准直器安装夹具的一种实施例的截面图。

图5为本发明偏振元件安装夹具的一种实施例的截面图。

其中：1-1光纤连接器，1-2 第一保偏光纤准直器，1-3 声光晶体，1-4 第二保偏光纤准直器，1-6 第一偏振元件，1-7第二偏振元件，1-8 射频连接器，1-9匹配电路板，1-10 外壳，2 保偏光纤准直器安装夹具，2-1 内部筒，2-2 外部筒，3 偏振元件安装夹具，2-1 内部筒，2-2 外部筒，4 螺钉。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

现有技术中的保偏光纤耦合声光装置的主要结构包括第一保偏光纤准直器1-2、声光晶体1-3、第二保偏光纤准直器1-4、射频连接器1-8、匹配电路板1-9和安装外壳1-10。所述安装外壳具有一内腔。射频连接器1-8固定在安装外壳1-10的外表面，且与匹配电路板1-9电连接，用于将接收的射频信号经匹配电路板施加在声光晶体1-3上。匹配电路板1-9固定在安装外壳内腔中靠近射频连接器1-8的位置。声光晶体1-3固定在安装外壳内腔中，且与匹配电路板1-9电连接，用于经匹配电路板接收射频连接器施加的射频信号，形成超声声场。第一保偏光纤准直器1-2固定在声光晶体入射光的一侧；第二保偏光纤准直器1-4固定在声光晶体衍射光的一侧。输入线偏振光通过第一保偏光纤准直器1-2从声光晶体入射光一侧进入声光晶体，与超声声场作用发生声光衍射，衍射光沿声光晶体衍射光一侧输出声光晶体后，由第二保偏光纤准直器1-4接收向后传输。该保偏光纤耦合声光装置偏振特性较差，偏振消光比较低。

为了解决现有技术的保偏光纤耦合声光装置的上述缺陷，本发明对上述保偏光纤耦合声光装置做了一下改进，如图2所示，所述的第一保偏光纤准直器1-2的传输主轴方向与声光晶体1-3的本征入射光偏振方向位于同一直线上；所述第二保偏光纤准直器1-4与所述声光晶体1-3构成的光传输线路中还固定有第二偏振元件1-7，第二保偏光纤准直器1-4的传输主轴方向与声光晶体1-3的本征衍射光偏振方向位于同一直线上；第二偏振元件1-7的通光主轴方向与第二保偏光纤准直器1-4的传输主轴方向位于同一直线上。

本发明的工作原理为：射频信号从射频连接器进入保偏光纤耦合声光装置，通过匹配电路板作用于声光晶体，使声光晶体中形成超声声场。输入线偏振光通过第一保偏光纤准直器输入保偏光纤耦合声光装置，沿声光晶体本征入射光偏振方向进入声光晶体，与超声声场作用发生声光衍射，衍射光沿声光晶体本征衍射光偏振方向输出声光晶体，经第二偏振元件消除进入第二保偏光纤准直器的衍射光偏振特性，并进一步降低声光晶体自身偏振传输特性对传输光偏振特性造成的影响后，由第二保偏光纤准直器接收向后传输。

所述第二偏振元件选用只能让具有固定偏振方向的线偏振光通过的光学元件，例如偏振片、格兰棱镜或分光晶体。

所述第二偏振元件的通光面上镀有光学增透膜，用于减少第二偏振元件的反射光，提高第二偏振元件中光的通透性。

为了更好地提高保偏光纤耦合声光装置的偏振特性，获得较高的偏振消光比。如图3所示，所述第一保偏光纤准直器1-2与所述声光晶体1-3构成的光传输线路中还固定有第一偏振元件1-6；第一偏振元件1-6的通光主轴方向与第一保偏光纤准直器1-2的传输主轴方向位于同一直线上。通过第一偏振元件消除由光纤连接器对轴误差带来的输入偏振光偏振特性下降；通过第二偏振元件进一步提高进入第二保偏光纤准直器的衍射光偏振特性，最终获得高偏振消光比的输出光。

同第二偏振元件，所述第一偏振元件为偏振片、格兰棱镜或分光晶体。其通光面上镀有光学增透膜。

为了方便调节第一偏振元件的通光主轴方向、第二偏振元件的通光主轴方向、第一保偏光纤准直器的传输主轴方向和第二保偏光纤准直器的传输主轴方向。本实施例的保偏光纤耦合声光装置，还包括4个安装夹具，每个安装夹具包括外部筒2-2和内部筒2-1，外部筒2-2固定在安装外壳的内腔中，内部筒2-1嵌接在外部筒的内侧面上；4个安装夹具分别为第一偏振元件安装夹具、第二偏振元件安装夹具、第一保偏光纤准直器安装夹具和第二保偏光纤准直器安装夹具，其内部筒固定在第一偏振元件、第二偏振元件、第一保偏光纤准直器和第二保偏光纤准直器上，为了方便说明，第一偏振元件安装夹具和第二偏振元件安装夹具统称为偏振元件安装夹具3，第一保偏光纤准直器安装夹具和第二保偏光纤准直器安装夹具统称为保偏光纤准直器安装夹具2。第一偏振元件、第二偏振元件、第一保偏光纤准直器和第二保偏光纤准直器能够随内部筒分别与其对应的外部筒发生相对转动；第一偏振元件安装夹具的内部筒的轴线方向和第一保偏光纤准直器安装夹具的内部筒的轴线方向相重合；第二偏振元件安装夹具的内部筒的轴线方向和第二保偏光纤准直器安装夹具的内部筒的轴线方向相重合。这样，当需要调节第一偏振元件的通光主轴方向、第二偏振元件的通光主轴方向、第一保偏光纤准直器的传输主轴方向和第二保偏光纤准直器的传输主轴方向时，分别可将对应的安装夹具中内部筒或元器件绕内部筒的轴线方向转动，便于偏振调节。具体实施时，安装夹具的外部筒可以使用螺钉和或固化胶来固定在安装外壳的内腔中。

为了使调整好元器件方向的安装夹具不发生偏转，所述安装夹具还具有锁紧机构，锁紧机构用于锁紧其外部筒和内部筒，使得外部筒和内部筒相对固定。具体实施时，可以通过螺钉来锁紧安装夹具中的外部筒和内部筒。如图4、5所示，图4为保偏光纤准直器安装夹具2的一种实施方式，使用时，通过旋转内部筒来改变第一、第二保偏光纤准直器的传输主轴方向。图5是偏振元件安装夹具3的一种实施方式，通过旋转内部筒来改变第一、第二偏振元件的通光主轴方向，其用螺钉来锁紧偏振元件安装夹具的内部筒和外部筒。

所述声光晶体可以为氧化碲晶体、钼酸铅晶体、铌酸锂晶体、磷化镓晶体、锗砷硒玻璃、重火石玻璃或熔石英玻璃。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。