一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件制造技术

本发明专利技术提供一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件，包括通过光路依次连接的线偏振光产生模块、双折射晶体组和偏振反射镜组，双折射晶体组包括电光晶体，线偏振光产生模块调整输入激光光束的偏振态，输出与双折射晶体组的寻常光偏振态相同、且偏振方向旋转45

【技术实现步骤摘要】
一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件


[0001]本专利技术涉及激光雷达和相干激光传感
，更具体地，涉及一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件。

技术介绍

[0002]扫描频率干涉测量法（以下简称扫频干涉）是一种高度灵敏、高精度的激光测量方法，已经广泛用于工业和科学领域，例如生物医学成像、分布式传感、光纤表征和集成光子器件测量等方面。扫描频率干涉测量法是线性光谱干涉测量法的一种特殊形式，其中被测目标的信息通过一个不平衡的干涉仪提取。扫频干涉的一个关键优势是它受益于快速连续可调谐激光器的快速发展。在扫频干涉中，光谱信息是在实时采样示波器或模数转换器单元的帮助下在时域中捕获的。激光扫描速度超过10000nm/s，可以快速捕获超宽带宽，频率分辨率从根本上受激光瞬时线宽限制。然而，激光的扫频线性度受限于激光波长与干涉仪的色散关系，无法真正及时地实现线性调谐。因此，需要额外的设置来帮助其将时间轴校准为光频率。这些设置通常是受环境扰动影响的辅助干涉仪，它们固有的色散会在用于扫频干涉的可调谐激光器的频率校准中引入系统误差。现在广泛使用的空间结构干涉仪因为体积庞大难以小型化，限制了该技术的使用环境。而使用延迟光纤组建干涉仪又会造成激光频率受到光纤色散的影响。因此，发展一种小型化、信号稳定、误差小、调谐方便的干涉器件有助于扫频干涉技术的进一步实用化和推广。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件，其通过利用双折射晶体光轴对入射光束偏振态敏感的特性，在晶体内构造稳定的干涉光路，并设计光轴垂直交叉放置的方式，实现光束重合，在两个晶体内组成稳定、调谐方便的干涉仪结构。这一专利技术能够避免干涉对空间光路的依赖，利于实现器件的集成与小型化，提高器件的稳定性。
[0004]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件，包括通过光路依次连接的线偏振光产生模块、双折射晶体组和偏振反射镜组，所述双折射晶体组中包括电光晶体，
[0005]所述线偏振光产生模块用于调整输入的激光光束的偏振态，以输出与双折射晶体组的寻常光的偏振态相同、且偏振方向旋转45
°
的线偏振光；
[0006]所述双折射晶体组用于将输入的线偏振光分束为偏振态不同的寻常光和非寻常光，其中寻常光的偏振态与输入的线偏振光的偏振态相同；还用于将相位调制后的非寻常光和寻常光合束输出；
[0007]所述电光晶体用于通过电信号对双折射晶体组中传输的光进行相位调制；
[0008]所述偏振反射镜组用于将合束后的激光光束偏振方向旋转45
°
、并进行偏振误差滤除，以及将滤除偏振误差后的激光光束进行原路反射，以得到扫频干涉信号。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
[0010]可选的，所述线偏振光产生模块包括依次设置的光纤准直器、第一偏振分光棱镜和第一λ/2波片，
[0011]所述光纤准直器的输入端连接光纤，其输出端连接第一偏振分光棱镜的原激光光束输入端，用于将需要产生扫频干涉信号的原激光光束进行准直；
[0012]所述第一偏振分光棱镜的输出端连接第一λ/2波片的输入端，用于将输入激光转换为与双折射晶体组的寻常光的偏振方向相同的线偏振光；
[0013]所述第一λ/2波片的输出端连接双折射晶体组的输入端，用于将第一偏振分光棱镜输出的线偏振光的偏振角进一步调节，使其与双折射晶体组的寻常光的偏振方向夹角呈45
°
。
[0014]可选的，所述双折射晶体组包括依次设置的第一双折射晶体、电光晶体和第二双折射晶体，第一双折射晶体的晶轴切向与第二双折射晶体的晶轴切向垂直；
[0015]所述第一双折射晶体输出的寻常光沿第一双折射晶体的寻常光轴传输，第一双折射晶体输出的非寻常光沿第一双折射晶体的非寻常光轴传输；
[0016]所述第二双折射晶体的寻常光轴与第一双折射晶体的寻常光轴同轴设置，第一双折射晶体输出的寻常光进入第二双折射晶体的寻常光轴；所述第二双折射晶体用于将寻常光轴与非寻常光轴中传输的光进行合束输出；
[0017]所述电光晶体设置在第一双折射晶体和第二双折射晶体之间、且其两端分别与第一双折射晶体的非寻常光轴和第二双折射晶体的非寻常光轴相对接，用于将第一双折射晶体输出的非寻常光进行相位调制后送入第二双折射晶体的非寻常光轴。
[0018]可选的，所述电光晶体上设有第一电极，所述第一电极布置在电光晶体的光路两侧，用于为电光晶体提供相位调制的电信号，所述第一电极的电压差与电信号频率可调。
[0019]可选的，所述第一双折射晶体和第二双折射晶体的材料与尺寸相一致，所述第一双折射晶体和第二双折射晶体的材料为VYO4、YAG、BBO、LiTaO2、LiNbO2中的任意一种。
[0020]可选的，所述双折射晶体组包括依次设置的第一双折射晶体和双折射电光晶体，第一双折射晶体的晶轴切向与双折射电光晶体的晶轴切向垂直；
[0021]所述第一双折射晶体输出的寻常光沿第一双折射晶体的寻常光轴传输、并输入双折射电光晶体的寻常光轴，第一双折射晶体输出的非寻常光沿第一双折射晶体的非寻常光轴传输、并输入双折射电光晶体的非寻常光轴；
[0022]所述双折射电光晶体将其寻常光轴与非寻常光轴中传输的光进行相位调制后、重合输出。
[0023]可选的，所述双折射电光晶体上设有第二电极，所述第二电极布置在双折射电光晶体的光路两侧，用于为双折射电光晶体提供相位调制的电信号，所述第二电极的电压差与电信号频率可调。
[0024]可选的，所述双折射电光晶体的材料为BBO、LiTaO2、LiNbO2中的任意一种。
[0025]可选的，所述偏振反射镜组包括沿光路依次设置的第二λ/2波片、第二偏振分光棱镜和反射镜，
[0026]所述第二λ/2波片用于将所述双折射晶体组输出的光的偏振角进行调节，使其与双折射晶体组的寻常光的偏振方向夹角呈90
°
；
[0027]所述第二偏振分光棱镜用于滤除光路校准和相位调制过程中产生的偏振误差；
[0028]所述反射镜用于将滤除误差后的激光光束进行原路反射，以形成稳定的干涉激光信号。
[0029]本专利技术提供的一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件，通过利用双折射晶体光轴对入射光束偏振态敏感的特性，在双折射晶体组内构造稳定的干涉光路，通过对双折射晶体传输的光的相位进行电光调节，将相位调节后的光束重合输出，然后根据光路可逆原理将相位调节后的干涉光原路反射输出，以得到扫频干涉信号，将扫频干涉信号重新耦合至光纤内形成干涉。本专利技术在两个晶体内组成稳定的干涉仪结构，能够避免干涉对空间光路的依赖，提高器件的稳定性，也利于实现器件的集成与小型化。
附图说明
[0030]图1为本专利技术某一实施例提供的一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件组成结构示意图；
[0031]图2为本专利技术又一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件，其特征在于，包括通过光路依次连接的线偏振光产生模块（1）、双折射晶体组（2）和偏振反射镜组（3），所述双折射晶体组（2）中包括电光晶体，所述线偏振光产生模块（1）用于调整输入的激光光束的偏振态，以输出与双折射晶体组（2）的寻常光的偏振态相同、且偏振方向旋转45
°
的线偏振光；所述双折射晶体组（2）用于将输入的线偏振光分束为偏振态不同的寻常光和非寻常光，其中寻常光的偏振态与输入的线偏振光的偏振态相同；还用于将相位调制后的非寻常光和寻常光合束输出；所述电光晶体用于通过电信号对双折射晶体组（2）中传输的光进行相位调制；所述偏振反射镜组（3）用于将合束后的激光光束偏振方向旋转45
°
、并进行偏振误差滤除，以及将滤除偏振误差后的激光光束进行原路反射，以得到扫频干涉信号。2.根据权利要求1所述的一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件，其特征在于，所述线偏振光产生模块（1）包括依次设置的光纤准直器（101）、第一偏振分光棱镜（102）和第一λ/2波片（103），所述光纤准直器（101）的输入端连接光纤，其输出端连接第一偏振分光棱镜（102）的原激光光束输入端，用于将需要产生扫频干涉信号的原激光光束进行准直；所述第一偏振分光棱镜（102）的输出端连接第一λ/2波片（103）的输入端，用于将输入激光转换为与双折射晶体组（2）的寻常光的偏振方向相同的线偏振光；所述第一λ/2波片（103）的输出端连接双折射晶体组（2）的输入端，用于将第一偏振分光棱镜（102）输出的线偏振光的偏振角进一步调节，使其与双折射晶体组（2）的寻常光的偏振方向夹角呈45
°
。3.根据权利要求1所述的一种基于双折射晶体的光纤扫频干涉器件，其特征在于，所述双折射晶体组（2）包括依次设置的第一双折射晶体（201）、电光晶体（202）和第二双折射晶体（203），第一双折射晶体（201）的晶轴切向与第二双折射晶体（203）的晶轴切向垂直；所述第一双折射晶体（201）输出的寻常光沿第一双折射晶体（201）的寻常光轴传输，第一双折射晶体（201）输出的非寻常光沿第一双折射晶体（201）的非寻常光轴传输；所述第二双折射晶体（203）的寻常光轴与第一双折射晶体（201）的寻常光轴同轴设置，第一双折射晶体（201）输出的寻常光进入第二双折射晶体（203）的寻常光轴；所述第二双折射晶体（203）用于将寻常光轴与非寻常光轴中传输的光进行合束输出；所述电光晶体（202）设置在第一双折射晶体（201）和第二双折射晶体（203）之间、且其两端分别与第一双折射晶体（201）的非寻常光轴和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，孙晓杰，
申请(专利权)人：武汉中科锐择光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：