單偏振透射式光子晶體光纖諧振腔的製作方法

2023-06-19 07:11:09

本發明涉及一單偏振透射式光子晶體光纖諧振腔，屬於光的幹涉和光學傳感技術領域。

背景技術：

光學諧振腔是雷射、光學傳感、慣性等領域的研究熱點，其一個關鍵指標是清晰度或者品質因數，它往往決定了整個系統的性能好壞。在諧振式光學陀螺中，無源諧振腔的清晰度決定了陀螺的極限靈敏度，透射式諧振腔的非互易誤差要比反射式諧振腔的小，因此，高清晰度透射式諧振腔是研製高精度諧振式光學陀螺的關鍵。

光子晶體光纖具有許多優異的性能，但與傳統光纖存在較大的區別，研製高性能光子晶體光纖諧振腔並將其用於諧振式光學陀螺是近年來慣性傳感領域的研究熱點。目前已有多種結構的光子晶體光纖諧振腔提出。諧振腔的原理是多光束幹涉，其傳遞函數是由諧振腔內傳輸的多束光發生相長幹涉而形成的。

受光子晶體光纖導波機理限制，目前光子晶體光纖諧振腔主要採用空間耦合方式搭建。由於光子晶體光纖傳輸偏振串擾較大，現有光子晶體光纖諧振腔總體的偏振消光比差，這將引入極大的偏振噪聲，限制了陀螺性能的進一步提高。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決高偏振消光比透射式光子晶體光纖諧振腔的結構設計與研製問題，提出一種單偏振透射式光子晶體光纖諧振腔，本發明採用了特殊的光路設計，因而所述單偏振透射式光子晶體光纖諧振腔具有高消光比、工藝簡單、單分束器、透射式輸出的特點。

一種單偏振透射式光子晶體光纖諧振腔，包括第一光纖準直器、第二光纖準直器、第一光子晶體光纖準直器、第二光子晶體光纖準直器、雙折射光分束器、固定裝置；

第一光纖準直器、第二光纖準直器、第一光子晶體光纖準直器、第二光子晶體光纖準直器、雙折射光分束器均固定在固定裝置上；第一光纖準直器的尾纖、第二光纖準直器的尾纖分別為輸入埠或者輸出埠；第一光子晶體光纖準直器、第二光子晶體光纖準直器的尾纖相連；第一光纖準直器和第一光子晶體光纖準直器位於雙折射光分束器的同一側，根據反射定律對準；第二光纖準直器和第二光子晶體光纖準直器位於雙折射光分束器另外的同一側，根據反射定律對準；第一光子晶體光纖準直器、第二光子晶體光纖準直器以及雙折射光分束器根據光的直線傳播定律和折射定律對準。

本發明的優點在於：

(1)相比現有基於空間耦合結構的透射式光子晶體光纖諧振腔，本發明在構建諧振腔時使用雙折射晶體製作光分束器，分離入射光中的o光和e光，從而提高了諧振腔的偏振消光比，大大提升了光子晶體光纖諧振腔在陀螺系統中的應用潛力；

(2)相比現有基於空間耦合結構的透射式光子晶體光纖諧振腔，本發明中由於在腔內採用了起偏設計，對光纖偏振軸對準精度要求不高，大大降低了諧振腔的工藝難度。

(3)本發明僅採用一個分束器實現透射式諧振腔結構，因而腔內總損耗得到有效降低、提高了諧振腔的清晰度，同時減小器件整體體積，有利於陀螺系統的小型化。

附圖說明

圖1是本發明的裝置光路示意圖(第一種情況)；

圖2是本發明的裝置光路示意圖(第二種情況)。

圖中：

1-第一光纖準直器2-第二光纖準直器3-第一光子晶體光纖準直器

4-第二光子晶體光纖準直器5-雙折射光分束器51-第一分束面

52-第二分束面6-固定裝置

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。

本發明是一種單偏振透射式光子晶體光纖諧振腔，如圖1、圖2所示，包括第一光纖準直器1、第二光纖準直器2、第一光子晶體光纖準直器3、第二光子晶體光纖準直器4、雙折射光分束器5、固定裝置6；

第一光纖準直器1、第二光纖準直器2、第一光子晶體光纖準直器3、第二光子晶體光纖準直器4、光分束器5均固定在固定裝置6上；

第一光纖準直器1與第二光纖準直器2結構相同，為普通光纖準直器，普通光纖準直器主要由普通保偏光纖和準直透鏡組組成；

第一光子晶體光纖準直器3、第二光子晶體光纖準直器4結構相同，光子晶體光纖準直器主要由光子晶體光纖和準直透鏡組組成；

當第一光纖準直器1的尾纖為輸入埠，第二光纖準直器2的尾纖即為輸出埠；當第二光纖準直器2的尾纖為輸入埠，第一光纖準直器1的尾纖即為輸出埠；

第一光子晶體光纖準直器3、第二光子晶體光纖準直器4的尾纖相連；

雙折射光分束器5為有一定厚度的特定形狀的雙折射晶體或基於雙折射晶體的稜鏡，分束器的第一分束面51和第二分束面52可以鍍膜或者不鍍膜；

固定裝置6採用低膨脹係數材料製作，以保證第一光纖準直器1、第二光纖準直器2、第一光子晶體光纖準直器3、第二光子晶體光纖準直器4和雙折射光分束器5之間的相對位置變化在工作溫度範圍內不超過設計值，固定裝置6形狀可以是任意的；

第一光纖準直器1和第一光子晶體光纖準直器3位於光分束器5的同一側，並根據反射定律對準；第二光纖準直器2和第二光子晶體光纖準直器4位於光分束器5的另外的同一側，並根據反射定律對準。第一光子晶體光纖準直器3、第二光子晶體光纖準直器4以及光分束器5根據光的直線傳播定律和折射定律對準；

準直透鏡組是指由一片或多片透鏡構成的，具有準直光束功能的光學器件；

如圖1所示，圖中雙折射分束器5內實線表示o光(電場矢量方向垂直於入射面)傳播路徑，虛線表示e光(電場矢量方向平行於入射面)傳播路徑，在雙折射分束器5外，實線包含o光和e光。入射的光通過第一光纖準直器1尾纖輸入，經過第一光纖準直器1後成為準直光入射到雙折射光分束器5的第一分束面51。光經第一分束面51分束後，一部分光進入第一光子晶體光纖準直器3；第一光子晶體光纖準直器3和第二光子晶體光纖準直器4的尾纖是相連的；光從第二光子晶體光纖準直器4出射後成為準直光，併入射到雙折射分束器5的第二分束面52。光經第二分束面52分束後，一部分光反射進入第二光纖準直器2後從第二光纖準直器2的尾纖輸出，剩餘的大部分光透射過分束器5，該部分光的o光和e光由於在晶體中對應折射率不同而具有不同的折射角，此時：(1)當採用有一定厚度的特定形狀的雙折射晶體時，由於o光和e光折射角不同，其在第二分束面52上的落點不同，因此其出射光也有一定距離的間隔，從而實現不同偏振態光的分離，第一光子晶體光纖準直器3所在位置只接受所用偏振態的光分量，如此循環，如圖1所示；(2)當採用基於雙折射晶體的稜鏡時，如尼科爾稜鏡等，由於o光和e光折射角不同，可以實現單一偏振態光分量的透射，而後進入第一光子晶體光纖準直器3，如此循環，如圖2所示。光每次傳輸通過雙折射分束器5，就會起偏一次，同時光每沿著第一光子晶體光纖準直器3、第二光子晶體光纖準直器4和雙折射分束器5構成的閉合迴路傳輸一圈，就有一部分光經第二分束面52反射進入第二光纖準直器2後從第二光纖準直器2的尾纖輸出。

這些光束是相干的，當諧振腔的諧振頻率與入射光頻率匹配時，這些光束髮生相長幹涉，形成諧振峰。如果入射的光從第二光纖準直器2的尾纖輸入，經與上述互易的傳輸路徑之後，在第一光纖準直器1的尾纖處也能夠形成諧振峰。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。