[發明專利]保偏光纖Sagnac干涉系統的非線性偏振控制方法

有效

• 申請號: 202010369527.7
• 申請日: 2020-05-04
• 公開（公告）號: CN111366146B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王春華;邱艷;趙靜靜;方捻;高瑞娟;李沁然
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 上海宛林專利代理事務所(普通合伙) 31361
• 代理人: 張明

本發明公開了一種保偏光纖Sagnac干涉系統的非線性偏振控制方法。利用保偏光纖中非線性受激布里淵散射軸向定向偏振牽引效應，在保偏光纖Sagnac干涉環中，增加泵浦光源，使之與探測光在Sagnac光纖環中發生非線性受激布里淵散射效應。通過調節入射泵浦光和探測光偏振態，使兩者以線偏振態沿保偏光纖的某個主軸進入Sagnac干涉環，并調節入射泵浦光功率，使之大于受激布里淵散射的泵浦光閾值功率，即可實現順時針傳播的泵浦光對逆時針方向傳播的探測光偏振態、逆時針傳播的泵浦光對順時針傳播探測光偏振態的牽引，將順/逆時針方向傳播的探測光偏振態約束于保偏光纖的主軸偏振態位置，從而解決由于保偏光纖盤繞引入的隨機應力雙折射導致的偏振干涉噪聲問題。

技術領域

本發明涉及于光信息處理領域，尤其涉及一種基于保偏光纖中受激布里淵散射的非線性軸向偏振牽引效應，實現保偏光纖Sagnac干涉環中探測光偏振態被嵌位于保偏光纖主軸，從而消除由于Sagnac干涉環中光纖的隨機雙折射引起的偏振干涉噪聲。

背景技術

光纖中的偏振隨機擾動是困擾干涉型光纖傳感系統的主要問題。在光傳感系統中表現為由偏振擾動引起的偏振相位噪聲和干涉信號的偏振衰落問題。在采用保偏光纖Sagnac環的傳感系統，如光纖陀螺中，由于長達幾公里的光纖盤繞引入的附加隨機雙折射，并且光纖盤繞的彎曲應力隨環境溫度變化改變，從而導致干涉環中的順時針和逆時針傳輸光的偏振態的隨機擾動，進而引起輸出干涉光強的擾動變化，即干涉光強的偏振噪聲。

現有的解決光纖陀螺的偏振噪聲的主要方法一是減少光纖包層尺寸，采用80μm或更小尺寸40μm的細徑光纖、以減少光纖彎曲盤繞引入的隨機雙折射；二是采用后期工藝處理方法，如后期退火工藝，釋放光纖繞盤中的彎曲應力雙折射；三是通過偏振反饋控制的方法，對干涉光偏振態進行監測、反饋、控制，從而減小干涉系統的偏振噪聲。然而由于光纖陀螺的靈敏度與光纖長度成正比，并且由于光纖纖芯尺寸相對固定(5-10μm)，且光纖包層要遠大于光纖纖芯，因此即使采用細徑光纖，雖然會減小但不會消除由于光纖彎曲應力導致的光纖雙折射。而后期光纖退火工藝也會嚴重損傷光纖的韌性。此外，光纖陀螺的小型化要求光纖盤繞尺寸更小，進而加劇了光纖的彎曲應力，而引入更多的應力雙折射。

本發明內容基于保偏光纖中的非線性受激布里淵散射效應的偏振軸向定向牽引效應，即受激布里淵散射的探測光在泵浦光作用下，其偏振態總是向著保偏光纖主軸方向牽引的效應，提出在保偏光纖Sagnac光纖環中，增加泵浦光源，使之與探測光在光纖環中發生受激布里淵散射，實現對探測光偏振態的牽引。通過調節入射泵浦光和探測光偏振態，使兩者以線偏振態沿保偏光纖的同一個主軸進入Sagnac干涉環，即可實現泵浦光偏振態對探測光偏振態的約束牽引，使之嵌位于保偏光纖的主軸偏振態位置，從而削弱光纖中隨機應力雙折射導致的探測光干涉偏振噪聲。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種保偏光纖Sagnac干涉系統的非線性偏振控制方法。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是如何削弱光纖中隨機應力雙折射導致的探測光干涉偏振噪聲。

本發明提供一種保偏光纖Sagnac干涉系統的非線性偏振控制方法，包括如下步驟：(1)將頻率為ν_p的泵浦光和頻率為ν_s的探測光同時送入光纖Sagnac干涉環，泵浦光和信號光分別通過偏振控制器調節，使其輸入偏振態為線偏振態且沿保偏光纖的同一偏振主軸注入光纖Sagnac干涉環，(2)輸入的泵浦光和探測光分別分為順時針和逆時針傳輸光，順時針傳輸的探測光和逆時針傳輸的泵浦光之間、逆時針傳輸的探測光和順時針傳輸的泵浦光之間分別發生受激布里淵散射效應，順時針傳播和逆時針傳播的探測光偏振態分別受到逆時針和順時針傳輸泵浦光偏振態的軸向偏振牽引，使得順/逆時針傳輸的探測光偏振態始終被拉向保偏光纖的主軸方向，從而使得Sagnac光纖環的輸出干涉探測光的偏振態始終保持一致。

進一步的，保偏光纖Sagnac干涉環由保偏光纖耦合器和保偏光纖構成，所述保偏光纖耦合器的分光比為1:1。