一種電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的裝置的製作方法
2024-01-21 17:06:15
本發明涉及一種電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的裝置。
背景技術：
保偏光纖是偏振光在光纖中傳輸的時候，其偏振態在很長一端光纖內幾乎保持不變的光纖，它與普通單模光纖有良好的相容性，在光纖通信、光纖傳感、光偏振敏感器件等領域具有廣泛的應用。當保偏光纖受到溫度、擠壓、扭曲、拉伸等外部因素的影響時，其內部沿著某一光軸傳輸的偏振光會向另一光軸耦合形成偏振模能量耦合現象。這種現象降低了光纖的偏振保持能力，導致系統偏振消光比降低，進而影響系統性能。同時，偏振耦合現象也從一個側面也反映了保偏光纖製造、纏繞、使用過程中的工藝或技術缺陷，因此可以通過對保偏光纖中偏振耦合現象的檢測，來對保偏光纖的製造及使用作有效的檢測，提高保偏光纖的出廠質量，使使用者能以此為參數來衡量光纖，提高系統的整體性能。
保偏光纖內偏振耦合不但是其重要性質之一，同時也是利用保偏光纖實現某些測試的機理之一。在關注偏振耦合測試的同時，將振耦合應用於光纖陀螺光纖環檢測、Lyot去偏器檢測、分布式傳感等工程實際中。利用偏振耦合構成的分布式光纖傳感器，主要採用保偏光纖作為傳感光纖的分布式光纖傳感器,被測外界量引起保偏光纖中傳播的兩正交偏振模的相互耦合，通過步進電機控制邁克耳孫幹涉儀掃描臂的反射鏡移動，改變幹涉儀兩臂之間的光程差，補償由於偏振耦合而形成的兩偏振光從保偏光纖出射時的光程差，可實現對保偏光纖的偏振耦合強度和位置的測試。將保偏光纖置於不同的溫度場內，以保偏光纖兩端的連接器所引入的偏振耦合峰為參考峰，通過測量兩偏振耦合峰之間的相對位置變化，可完成保偏光纖雙折射隨溫度變化的測試。當利用側向壓力的方式產生多個偏振耦合點時，OCDP系統可測試耦合強度與應力大小的關係，並可指出溫度對耦合點的強度的影響。
申請號為201410260362.4的專利文件中提出了一種利用多峰分裂幹涉圖解調保偏光纖偏振耦合點位置的方法，利用多峰分裂的周期解調光纖耦合點位置，提高了保偏光纖耦合點的空間解析度；申請號為200410094123.2的專利文件中提出了一種高雙折射保偏光纖弱模耦合測量儀及控制方法，該裝置具有測量精度高、靈敏度高的特點；申請號為201510768179.X的專利文件中提出了一種利用保偏光纖光柵實現單點及區域溫度同時測量的裝置，該發明有效緩解了寬譜光源譜寬對測量系統的限制，顯著擴大了測量區域空間範圍。這三份專利文件中涉及的技術方案只是針對保偏光纖偏振耦合的測量與解調方法提出創新，沒有涉及偏振耦合可控的問題研究。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的裝置。
本發明的目的是這樣實現的：
一種電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的裝置，包括第一放電電極11、第二放電電極12、保偏光纖2、第一旋轉光纖功能夾具31、第二旋轉光纖功能夾具32、第一光纖特徵軸監測裝置41、第二光纖特徵軸監測裝置42，保偏光纖2的兩端分別固定於第一旋轉光纖功能夾具31與第二旋轉光纖功能夾具32上，保偏光纖2中部懸空並去掉塗覆層，第一光纖特徵軸監測裝置41和第二光纖特徵軸監測裝置42分別監測保偏光纖內特徵軸方向，第一放電電極11和第二放電電極12對保偏光纖進行放電。
由第一放電電極11、第二放電電極12、保偏光纖2、第一旋轉光纖功能夾具31、第二旋轉光纖功能夾具32、第一光纖特徵軸監測裝置41、第二光纖特徵軸監測裝置42，組成電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的裝置，保偏光纖2的兩端分別固定於第一旋轉光纖功能夾具31與第二旋轉光纖功能夾具32上，保偏光纖2中部懸空並去掉塗覆層，第一光纖特徵軸監測裝置41和第二光纖特徵軸監測裝置42分別監測保偏光纖內特徵軸方向；固定第一放電電極11和第二放電電極12放電的方向，使二者放電方向共線，同時調整第一旋轉光纖功能夾具31與第二旋轉光纖功能夾具32，將保偏光纖兩端向不同方向扭轉，使保偏光纖2的左右兩端特徵軸與水平方向分別成θ、角度，等效成光纖以中部為分界點左右兩端分別發生微小扭轉，用雙側電極對光纖中部放電，使保偏光纖的模場發生變化，折射率被調製，當傳輸在保偏光纖特徵軸的偏振光通過被調製的保偏光纖時，該偏振光的部分能量將耦合到另外一個特徵軸上，經過光程相關裝置後兩個特徵軸上的偏振光發生幹涉，從而產生偏振耦合；同時改變放電電極的強度、放電時間、放電電極的形狀和放電中部保偏光纖扭轉的角度產生不同強度的弱偏振耦合點。
與現有技術相比，本發明的有益效果在於：在保證偏振耦合點強度可控的條件下，使其在能夠探測的前提下足夠弱，產生弱偏振耦合點。而強度可控的偏振耦合點是建立以弱耦合點為基礎級聯保偏光纖構建幹涉儀的關鍵，弱偏振耦合點的耦合強度較小，耦合強度表達式中的高次項可以忽略，該耦合點的存在對其他耦合點的影響可以忽略，減小高階耦合現象。強度可控弱耦合點可以降低由於耦合所帶來的光損耗，同時降低各個幹涉儀之間的信號幹擾，可實現多個耦合點同時有效檢測。利用多個弱偏振耦合點，實現級聯幹涉儀。基於電極放電產生的弱偏振耦合點可構建光纖幹涉儀復用多功能傳感網絡。
附圖說明
圖1是利用電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的裝置圖。
圖2是保偏光纖電極放電及保偏光纖特徵軸變化示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
本發明提供的是一種利用電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的方法及裝置。通過改變放電電極的強度、放電時間、放電電極的形狀和放電中部保偏光纖扭轉的角度來實現對保偏光纖的非對稱折射率調製，從而產生強度可控的弱偏振耦合點。本發明的裝置包括放電電極、保偏光纖、旋轉光纖功能夾具、光纖特徵軸監測裝置。該發明的優點在於，強度可控弱耦合點可以降低由於信號耦合所帶來的光損耗，同時降低各個幹涉信號的幹擾，能夠實現多個耦合點同時有效檢測；利用多個弱偏振耦合點，能夠實現級聯幹涉儀，基於保偏光纖產生的弱偏振耦合點，將有利於構建的光纖幹涉儀復用多功能傳感網絡。
本發明的電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的裝置包括第一放電電極11、第二放電電極12、保偏光纖2、第一旋轉光纖功能夾具31、第二旋轉光纖功能夾具32、第一光纖特徵軸監測裝置41、第二光纖特徵軸監測裝置42，保偏光纖2的兩端分別固定於第一旋轉光纖功能夾具31與第二旋轉光纖功能夾具32上，保偏光纖2中部懸空並去掉塗覆層，用第一光纖特徵軸監測裝置41和第二光纖特徵軸監測裝置42分別監測保偏光纖特徵軸的方向，第一放電電極11和第二放電電極12同時向光纖中部放電。
本發明的電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的方法為：固定第一放電電極11和第二放電電極12放電的方向，使二者放電方向共線，調整第一旋轉光纖功能夾具31與第二旋轉光纖功能夾具32，同時用第一光纖特徵軸監測裝置41與第二光纖特徵軸監測裝置42監測保偏光纖特徵軸的位置，將保偏光纖兩端向不同方向扭轉，使保偏光纖2的左右兩端特徵軸與水平方向分別成θ、角度，等效成光纖以中部為分界點左右兩端分別發生微小扭轉，用雙側電極對保偏光纖2中部放電進行非對稱折射率調製，等效於保偏光纖主軸發生旋轉，當傳輸在保偏光纖某一特徵軸的偏振光通過被調製的保偏光纖時，該偏振光的部分能量將耦合到另外一個特徵軸上，經過光程相關裝置後兩個特徵軸上的偏振光發生幹涉，從而產生偏振耦合；兩端旋轉的角度決定了中間扭轉的角度，同時改變放電電極的強度、放電時間、放電電極的形狀和放電中部保偏光纖扭轉的角度產生不同強度的弱偏振耦合點，實現弱偏振耦合點強度可控。
為了構造級聯幹涉儀，實現多個耦合點同時有效檢測，本發明提出一種利用電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的方法和裝置。
本發明利用電極放電在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的方法和裝置，是通過改變放電電極的強度、放電時間、放電電極的形狀和放電中部保偏光纖扭轉的角度來實現對保偏光纖的非對稱折射率調製，從而產生強度可控弱偏振耦合點。
本發明的原理如附圖2所示，利用旋轉光纖功能夾具分別反向扭轉保偏光纖，使保偏光纖2的一端特徵軸順時針旋轉θ角度，另一端特徵軸逆時針旋轉角度，扭轉區域保偏光纖的特徵軸方向發生改變，與保偏光纖固有特徵軸產生角度為的旋轉。放電光纖段光軸相對前後兩段發生一定偏轉，相當於旋轉波片，快慢軸上光能量將發生交換，導致偏振耦合現象。通過改變放電電極的參數和放電中部保偏光纖扭轉的角度來實現對保偏光纖的非對稱折射率調製。放電電極的參數包括放電電極的強度、放電時間和放電電極的形狀，改變放電電極的形狀最終目的是改變放電區域保偏光纖長度，這些參數都是影響偏振耦合點強度的重要參數，控制好這些參數可產生不同強度的弱偏振耦合點，使弱偏振耦合點的強度可控。
本發明提出利用電極放點在保偏光纖內產生強度可控弱偏振耦合點的方法和裝置，方法是通過改變放電電極的強度、放電時間、放電電極的形狀和放電中部保偏光纖扭轉的角度來實現保偏光纖的非對稱折射率調製，從而產生強度可控弱偏振耦合點。結合圖1，實施的裝置包括第一放電電極11、第二放電電極12、保偏光纖2、第一旋轉光纖功能夾具31、第二旋轉光纖功能夾具32、第一光纖特徵軸監測裝置41、第二光纖特徵軸監測裝置42。第一放電電極11和第二放電電極12強度可調，將保偏光纖2放電部分的光纖塗覆層去掉，未去塗覆層的光纖兩端分別固定於第一旋轉光纖功能夾具31和第二旋轉光纖功能夾具32上，用第一光纖特徵軸監測裝置41和第二光纖特徵軸監測裝置42分別監測保偏光纖的特徵軸方向，光纖特徵軸監測裝置由光源和顯微鏡構成，保證能夠實時監測保偏光纖特徵軸。固定第一放電電極11和第二放電電極12放電的方向，使二者放電方向共線，同時調整第一旋轉光纖功能夾具31與第二旋轉光纖功能夾具32，將保偏光纖兩端向不同方向扭轉，使保偏光纖2的左右兩端特徵軸分別相對原有位置旋轉θ、角度，等效成光纖以中部為分界點左右兩端分別發生微小扭轉，對扭轉的保偏光纖進行放電來實現對其的非對稱折射率調製，同時改變放電電極的強度、放電時間、放電電極的形狀和放電中部保偏光纖扭轉的角度產生不同強度的弱偏振耦合點，實現弱偏振耦合點強度可控。