[發(fā)明專利]保偏光纖光軸熔接角度誤差的評價方法及裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410009630.5 | 申請日： | 2014-01-08 |
| 公開（公告）號： | CN103776393A | 公開（公告）日： | 2014-05-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張登偉;趙宇翔;舒曉武;劉承 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學(xué) |
| 主分類號： | G01B11/26 | 分類號： | G01B11/26 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 林松海 |
| 地址： | 310027 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 偏光 光軸 熔接 角度 誤差 評價 方法 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光學(xué)精密測量和傳感領(lǐng)域，尤其是保偏光纖光軸熔接角度誤差的評價方法。
背景技術(shù)
將兩段保偏光纖的光軸按照特定角度熔接是一件基礎(chǔ)性的工作，特別是0°或45°熔接方案在光學(xué)精密測量和傳感領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。例如保偏型光纖陀螺需要將Y波導(dǎo)光學(xué)芯片的保偏光纖尾纖與光纖環(huán)的保偏光纖尾纖進(jìn)行0°熔接，而消偏型光纖陀螺中組成Lyot消偏器的兩段保偏光纖需要45°熔接。以上系統(tǒng)都對熔接角的精度具有較高要求。
實(shí)際兩段保偏光纖光軸0°或45°熔接后，由于熔接角度誤差的存在，將導(dǎo)致經(jīng)過熔接點(diǎn)后的光不再完全地沿傳輸軸傳播或者兩光軸上的功率比不是嚴(yán)格的1：1，這在利用光學(xué)干涉法測量的系統(tǒng)中（如干涉型光纖陀螺）會引入很大的誤差。
通常保偏光纖熔接機(jī)自身帶有估算熔接角度誤差的功能，絕大多數(shù)是使用光學(xué)顯微鏡觀察熔接點(diǎn)處兩段保偏光纖的應(yīng)力軸方向，然后估算熔接角度誤差，這種方法精度較低，最好的也只能達(dá)到0.1°的量級，無法滿足高精度0°或45°熔接角的要求。因此需要一種精度更高的方法來評價保偏光纖光軸0°或45°熔接角度的誤差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供保偏光纖光軸熔接角度誤差的評價方法及裝置。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明的一個方面，保偏光纖光軸熔接角度誤差的評價方法，基于單色偏振光在保偏光纖中傳輸時偏振態(tài)的變化與兩段保偏光纖光軸0°或45°熔接角度誤差具有直接的依賴關(guān)系，通過檢測熔接后保偏光纖輸出光的偏振度，實(shí)現(xiàn)對保偏光纖0°或45°熔接角度誤差的測量。
所述的評價方法，具體步驟如下：
1）測量Y波導(dǎo)集成光學(xué)芯片的出射端的尾纖一和出射端的尾纖二的長度，分別記為l1、l2，設(shè)l1＞l2，若l1＝l2，則用光纖切割刀切去適當(dāng)長度的出射端的尾纖二，使?jié)M足l1＞l2，此時長度為l1的出射端的尾纖一為參考臂，長度為l2的出射端的尾纖二為測量臂；
2）取一段材料的線性雙折射、纖芯、包層半徑參數(shù)與Y波導(dǎo)集成光學(xué)芯片的出射端的尾纖一和出射端的尾纖二一致的保偏光纖，使用保偏光纖熔接機(jī)與測量臂的尾纖進(jìn)行0°或45°熔接，得到待測熔接點(diǎn)，測量附加的保偏光纖的長度，記為l3，用光纖切割刀切掉多余部分，使得l2+l3＝l1，即此時測量臂與參考臂長度相等；
3）將Y波導(dǎo)集成光學(xué)芯片和熔接后的光纖整體置于第一顯微鏡物鏡和第二顯微鏡物鏡之間，打開He-Ne激光光源，調(diào)整第一顯微鏡物鏡，將光線耦合進(jìn)Y波導(dǎo)集成光學(xué)芯片的入射端的尾纖中，由于Y波導(dǎo)集成光學(xué)芯片的光學(xué)特性，在其出射端的尾纖一和出射端的尾纖二中的光已經(jīng)為沿著慢軸傳播的線偏振光；
4）第二顯微鏡物鏡、夾具和光強(qiáng)探測器先放置于參考臂一側(cè)，微調(diào)第二顯微鏡物鏡、夾具和光強(qiáng)探測器的相對位置，使三者的連線與參考臂出射的光線重合；
5）旋轉(zhuǎn)夾具一周，線偏振片的透光軸方向隨之轉(zhuǎn)動360°，觀察光強(qiáng)探測器的讀數(shù)，記錄最大的光強(qiáng)讀數(shù)值，記為I1；
6）第二顯微鏡物鏡、夾具和光強(qiáng)探測器然后放置于測量臂一側(cè)，微調(diào)第二顯微鏡物鏡、夾具和光強(qiáng)探測器的相對位置，使三者的連線與測量臂出射的光線重合；
7）重復(fù)步驟5），記錄測量臂的最大光強(qiáng)讀數(shù)值，記為I2，同時記下此時夾具上指針指向的刻度值α；
8）旋轉(zhuǎn)夾具，使夾具上指針指向的刻度值為α+45°，記錄光強(qiáng)探測器讀數(shù)I3；
9）對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，由以下兩式可得M和C的值：
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