[實用新型]一種連接頭型光纖四分之一波片

有效

• 申請號: 201320106607.9
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN203133306U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 張睿;陸華清;劉瑩;茅昕
• 申請（專利權）人: 長飛光纖光纜有限公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02B6/255;G02B6/024
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

技術領域

本實用新型涉及一種適用于全光纖電流互感器的連接頭型光纖四分之一波片，屬于光電傳感技術領域。

背景技術

波片的基本功能是將線偏振態的輸入光轉換成圓偏振態的輸出光。輸入線偏振光的偏振方向與波片的兩個快慢軸方向成45度夾角，輸入光進入波片后被分解為分別沿波片的快軸和慢軸振動的兩束正交線偏振光，且光強相等。由于沿快軸方向振動的偏振光的傳輸速率比沿慢軸方向振動的偏振光快，經過了一定距離L之后，兩束正交線偏振光的相位差為????????????????????????????????????????????????，其中和分別為慢軸和快軸方向的折射率。若，則在輸出端這兩束正交線偏振光合成后變成圓偏振光。傳統制作波片的方法是將雙折射晶體按照某一晶向的方向準確切割一定的厚度，如中國專利200620076414.3。該方法有很多缺點：對切割要求精度很高；晶體的折射率隨溫度變化明顯，使得波片性能不穩定；晶體體積大且笨重，不易與光纖系統集成，不利于減小系統的體積。

在全光纖電流互感器中，光纖四分之一波片是最關鍵的器件之一。全光纖電流互感器中，光纖傳輸線以及干涉光路需要使用保偏光纖，傳感光纖環需要使用保圓光纖，所以必須使用光纖四分之一波片來實現線偏振光和圓偏振光之間的轉換。光纖四分之一波片較傳統波片易于與保偏光纖和保圓光纖進行連接；且體積小，結構簡單，使用方便，易于固定，大大減小了系統封裝的難度。另外，四分之一波片的穩定與否，直接影響了全光纖電流互感器的穩定與否。如果光纖波片容易受到外界的擾動，且外界的擾動對波片的性能產生影響，那么全光纖電流互感器的穩定性不能受到保障。因此波片需要抗外界的擾動，性能穩定。

光纖四分之一波片可由一段保偏光纖和另一段固定長度的雙折射光纖即保偏光纖以45度熔接而成。輸入光的偏振方向與第一段保偏光纖的快軸或者慢軸重合，在45度熔接處被分解為分別沿第二段雙折射光纖的快軸和慢軸振動的兩束正交線偏振光，且光強相等。由于沿快軸方向振動的偏振光的傳輸速率比沿慢軸方向振動的偏振光快，經過了一定距離L之后，兩束正交線偏振光的相位差為。其中，，是雙折射光纖的雙折射系數;,是雙折射光纖的拍長。若，即時，則在輸出端合成后變成圓偏振光。因此固定長度的雙折射光纖的長度通常為該光纖四分之一拍長的奇數倍。王夏霄、張春熹等在文章“光纖電流互感器λ/4波片溫度特性及其影響研究”，以及賈愷、姚壽銓在文章“光纖λ/4波片的溫度特性”中都提到通過取1/4拍長的雙折射光纖和傳輸光纖的光軸成45度熔接來制作全光纖四分之一波片。

采用上述原理制作波片也有多種不同的實現方法。中國專利200610135347.2提到將高雙折射光子晶體光纖兩端加工平整后放入與該光纖外徑匹配的套管，并將套管的引入和引出光纖的端面切平后與高雙折射光子晶體光纖連接。該方法對切割精度要求非常高，無法進行微調，且封裝操作難度大，不易進行45度對準和連接處的固定，固定時采用固化膠又涉及到溫度穩定性的問題。中國專利200810134812.X通過將兩段線偏振保持光纖進行角度熔接后，對產生相位延遲的一段線偏振保持光纖進行徑向非對稱單側光學輻照，來達到精確控制波片的相位延遲的目的。該方法需要使用紫外光源或者電弧，且對光源的穩定性和照射角度要求較高，需要特殊的精確調節裝置來實現，增加了成本和制作難度。且波片需要另行封裝。中國專利200810043373.1所述的全光纖1/4波片由一段單模光纖和至少一段輔助光纖熔合而成，熔合前所述單模光纖一端與圓芯保偏光纖熔接，另一端與傳感光纖熔接；單模光纖和輔助光纖部分平行并置于同一平面上，且圓芯保偏光纖的主軸與該平面成45度角。該方法操作難度較大，需要特殊裝置和夾具固定光纖，波片需要另行封裝。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足提供一種體積小、結構簡單、便于制作和使用，且偏振度高和偏振態穩定的連接頭型光纖四分之一波片。

本實用新型為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：包括光纖連接頭和置于該連接頭內的光纖四分之一波片，所述的光纖四分之一波片是由一段輸入保偏光纖和另一段固定長度保偏光纖經45度熔接而成，所述的45度熔接是在熔接處輸入保偏光纖的快慢軸與固定長度保偏光纖的快慢軸周向相錯45度夾角，所述的固定長度保偏光纖的長度為保偏光纖拍長的1/4，或保偏光纖拍長的1/4的奇數倍，固定長度保偏光纖安設在光纖連接頭內與陶瓷插芯相配置，輸入保偏光纖從光纖連接頭的后端向外延伸。

按上述方案，所述的輸入保偏光纖和固定長度保偏光纖的型號相同、拍長相等。