[發明專利]具有高偏振態空間雜亂分布的光學退偏器

無效

• 申請號: 201110123756.1
• 申請日: 2011-05-13
• 公開（公告）號: CN102183848A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 陳哲;葛菁華;張軍;羅英達;余健輝;陳春艷
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;廖繼海

技術領域

本發明涉及光學退偏器。

背景技術

光是電磁波，1809年法國工程師馬呂斯在實驗中發現了光的偏振現象。對于光的偏振現象研究，使對光的傳播規律有了新的認識。特別是近年來利用光的偏振性開發出來的各種偏振光元件、偏振光儀器和偏振光技術在現代科學技術中發揮了重要的作用。人們發明和發現了許許多多的偏振光源和起偏器件，能對非偏振光進行起偏，并在人類生活的各個領域獲得了廣泛應用。然而，在一些情況下偏振光會對系統產生負面的影響。

人們對于偏振光對光學儀器測量精度、光通信系統質量及傳感器精度影響已經做了一些研究。許多光電探測器由于有一定的晶格方向，如光電倍增管，都存在偏振敏感性。在光通信系統中，隨著通信技術的飛速發展，在傳輸速率提高的同時，通信系統對光纖中的偏振模色散、電光調制器中的偏振相關調制，以及光放大器中的偏振相關增益、偏振燒洞等一系列由偏振引起的損害也越來越敏感。偏振效應同樣對某些光纖傳感器的精度產生影響，與偏振態相關的相位很容易受到外界環境因素影響，導致產生一個相應的隨機相位變化，并疊加到有用的相位信號中去，在信號檢測中形成衰落。在這些情況下，有效的辦法是在光源之后或者探測器之前使用退偏器，以減少甚至消除偏振光對光學系統產生的影響。

退偏器是一種將偏振光變成非偏振光的器件，可以有效地消除偏振損害，解決光纖通信系統、測量儀器及傳感器中的偏振相關問題。目前研制和發展出的退偏器根據其原理和結構可以分為：空間平均法、時間平均法、光譜平均法和能量平均法四大類。但是每種退偏器都有自身的缺陷和不足，有的退偏器只能對連續光進行退偏，有的只能對寬光譜光源進行退偏，有的利用散射效應作為退偏機理會使光偏離原方向且會引起較大的強度損失，只有通過自身的需求去設計以滿足自身器件和系統的需求。

針對單色脈沖光，一般只采用空間平均退偏法。已有的單色退偏器出射光偏振態存在條形帶狀分布的問題。條形帶狀區域內有較一致的偏振態，不利于實際應用。隨著對光偏振現象研究的深入和退偏振技術的發展，針對空間平均的退偏方法輸出光偏振態分布不夠雜亂分布的缺點，設計一種適用于單色脈沖光的晶體光楔退偏器，能夠對任意偏振態的單色脈沖光實現退偏，且在保證出射光整體的平均偏振度為零的基礎上，能夠提高偏振態雜亂分布的退偏振質量。

如圖1所示，中國實用新型ZL200420060393.7公開了一種對入射光偏振方向不敏感的單色退偏器，其為了克服之前已有技術中對入射的單色光不斷變化的偏振面不能完全退偏光束的不足，提供了一種對入射光偏振方向不敏感的單色退偏器，目的在于要對偏振方向未知或經常變化的入射單色光進行完全退偏。該實用新型對入射光偏振方向不敏感的單色退偏器含有兩塊雙折射石英晶體2、4及三塊融石英玻璃1、3、5，石英晶體2和石英晶體4的光軸垂直與入射光束（入射光束沿主軸方向入射），對光具有雙折射作用，且兩者的光軸成45度夾角。石英晶體2和石英晶體4的兩端面均是傾斜面，且傾斜面是在相互垂直方向上傾斜的；與石英晶體匹配的融石英玻璃1、3、5，對光不具有雙折射效應，即對入射光各向同性，但與石英晶體2、4的折射率非常接近，融石英玻璃1、5單端有傾斜面，融石英玻璃3的兩端均設置為傾斜面。雙折射石英晶體2的一端傾斜面和融石英玻璃1的單端傾斜面匹配，雙折射石英晶體2的另一端與融石英玻璃3的一端傾斜面匹配，雙折射晶體4的一端傾斜面與融石英玻璃3的另一端傾斜面相匹配，另一端的傾斜面與融石英玻璃5的單端傾斜面相匹配。其連接關系為：融石英玻璃1、雙折射石英晶體2、融石英玻璃3、雙折射石英晶體4、融石英玻璃5各個光學面之間依次以光膠形式相互連接。

現有的光學退偏器，出射光偏振態空間上存在偏振態的連續條形帶狀分布的問題，條形帶狀區域內有較一致的偏振態，會引起區域內的光功率過大或過小，光束平面內各區域之間的光功率不均勻，不利于實際應用。隨著對光偏振現象研究的深入和退偏振技術的發展，需要設計制作一種具有高偏振態空間雜亂分布的光學退偏器，實現偏振態在通光平面內二維方向的雜亂變化，在保證出射光整體的平均偏振度為零的基礎上，改善了退偏振光的空間分布均勻性，提高退偏振質量。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種適用于單色脈沖光的具有高偏振態空間雜亂分布的光學退偏器，在保證對于任意偏振態的入射光都可實現有效退偏的基礎上，并且減弱退偏后的出射光偏振態在其橫截面內的條形帶狀分布特性，實現偏振態在通光平面內二維方向的雜亂變化，提高偏振態的空間分布均勻性，從而提高退偏振質量。

實現本發明的技術方案如下：