[實用新型]一種寬帶法拉第旋轉鏡

有效

• 申請號: 201822229117.3
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209624828U
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 張鐘鐵
• 申請（專利權）人: 華越通信技術（深圳）有限公司
• 主分類號: G02B6/27
• 分類號: G02B6/27
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本實用新型公開一種寬帶法拉第旋轉鏡，包含光纖頭，雙折射元件，法拉第旋轉器及反射器。雙折射元件設在光纖頭出射端；從光纖頭輸出的光在雙折射元件中分為偏振方向垂直的兩束發散光，并實現交匯。法拉第旋轉器置于所述雙折射元件后的光路中，凹面球鏡反射器或凸面球鏡反射器把兩束發散、偏振方向垂直的交匯光反射回，并使發散光變成匯聚光。反射器使兩束光沿對方的軌跡返回。兩束光經過法拉第旋光器使光束偏振方向共旋轉90度。本實用新型使用雙折射偏振分元件，能夠消除法拉第旋轉器色散及溫度影響。

【技術領域】

本實用新型屬于光纖傳感和光纖通信領域，具體涉及光纖傳感用的法拉第旋轉鏡，尤其涉及工作波長較寬的法拉第旋轉鏡。

【背景技術】

光纖干涉儀的是光纖傳感一項重要的技術，在聲吶雷達領域應用的越來越廣。特別是利用邁克爾孫干涉儀原理制造的光纖傳感器件應用最為廣泛。為了消除干涉臂上來回光干涉，常在邁克爾孫干涉儀兩個干涉臂末端采用法拉第旋轉鏡，使得從干涉臂上反射回來的光的偏振方向旋轉90°，這樣從干涉臂反射回的光的偏振態與入射光的偏振態垂直，不會產生干涉，對信號源不會產生干擾。

市面上通用的普通的法拉第旋轉鏡如圖1所示，常在單纖準直器前加法拉第旋轉器，再加一個平面反射鏡這樣的結構。光從單纖準直器出射后透過法拉第旋轉器，光的偏振方向旋轉了45°角，射到平面反射鏡，并被平面反射鏡原路反射回，光再次經過拉第旋轉器，由于法拉第旋轉器是非互易晶體，光的偏振方向再旋轉了45°角，故此時光的偏振方向已經旋轉90°角，經單纖準直器耦合輸出。

為了簡化結構和降低成本，中國專利CN201220075766.2、CN200980136390.2 等公布了新的結構，如圖2所示，相比圖1結構，省略了透鏡。光纖頭出射的發散光透過法拉第旋轉器，光的偏振方向旋轉了45°角，到凹面反射鏡，發散的光經凹面反射鏡反射后成為匯聚光，再次經過拉第旋轉器，光的偏振方向再旋轉了45°角，光匯聚到光纖頭上，被光纖耦合輸出。

上述幾種結構的法拉第旋轉鏡，由于法拉第旋轉器本身的色散和溫度特性，普通的法拉第旋轉鏡工作溫度范圍和工作波長范圍窄，不能適用于野外作業。

市場上現有的法拉第旋轉器生產廠家主要有日本的GRANOPT和美國的Integratedphotonics,Inc(IPI)公司，GRANOPT的45°法拉第旋轉器色散系數為0.06～0.07deg/nm,IPI法拉第旋光片色散系數為0.058～0.087deg/nm。定點波長λc為中心波長45角的法拉第旋轉器，制作成上述結構的法拉第旋轉鏡，由馬呂定律可知，法拉第旋轉鏡的消光比ER＝-10lg[cos²(θ)],要使ER>30dB, 即需要法拉第旋轉器兩次旋光角度大于88度，也就是說單次法拉第旋轉器允許的色散角度偏移量為1度，則由拉第旋轉器色散引起的旋轉角度偏移最大為 1/0.06＝16.67nm,那么，即法拉第旋轉鏡可操作波長為中心波長λc±16.67nm, 這僅是色散引起的。還有法拉第旋轉器溫漂特性，45°法拉第旋光片的溫漂系數0.045～0.07deg/℃，則由拉第旋轉器溫漂系數導致法拉第旋轉鏡溫度偏移最大為1/0.045＝22.2℃，即對中心波長的溫度范圍室溫下±22.2℃，操作溫度 0～50℃。因此由于法拉第旋轉器的溫度和色散特性，上述結構的法拉第旋轉鏡實際操作波長和溫度范圍非常窄。

【實用新型內容】

本實用新型目的是提供一種消除法拉第旋轉器本身的色散和溫度特性，延展操作波長和溫度范圍的法拉第旋轉鏡。

為了實現上述目的，利用雙折射元件，將法拉第旋轉器作用后的旋轉角偏離90度而產生的沿旋轉角度色散方向的偏振光分量消除，使剩下的各波長的光透過雙折射元件都具有相同的線偏振態，從而消除由法拉第旋轉器旋轉角度與波長、溫度相關引起的法拉第旋轉鏡對光的旋轉角度隨波長變化以及溫度引起的旋轉角度隨溫度變化的影響。