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光纤偏振态自动检测系统的研究 冯丽爽张晓青 吕乃光 (北京机械工业学院机电工翟系 北京 1000船) ■一：本文介绍了一种捡慵嚣旋转式光奸傅振态捡测系统．它成功地刺用对系坑■出 信号进行博立叶谐波分折实现了光偏攮信号的自动嗣量。给出了测量系统的总体结构．建 立了熏跣量学横曩，井进行了一定的实验研究。 美-_：光奸￡-撮检翻柱儡善旋转式 1 引言 麓着我国光纤通信和保偏光纤在光纤陀螺、光纤传感嚣及其它方面的应用不断发晨和深入， 实用性和批量性将成为光纤生产的研究重点，这就需要建立一套可靠、精确的检测系统来验证光 纤糖出的光蕾振态和光奸消光比。 光纤■振态的检测方法主要分为两种：采用补偿器作为系统必要元件的零位法测量和不用补 偿嚣的非零位法测量。目前我国应用量广的主要是零位法舅量，倒如．北京航天航天大学和电子 工业部23所、46所研制的光纤消光比检测系统。它的优点是涌量原理俺单，测量精度较高，缺点 是系统结构复杂，测量过程过于烦琐，测量参数单一(只测清光比)，且大多停留在手动测量Ⅲ、[”。 丽羊零位法嗣量以其光学结构简单、测量易实现自动化、实用性强和测量精度高等特点已经广泛 麓欲美国家所采用，倒如：”IBM”、”G-咖m B．ese,ate,h”等公司。其中”Gaemm sci∞陆c”、”Rudolph Sci曩岖丘c”生产的LIl6LC茧检偏器旋转式椭值仪僖振角的测量精度达到了千分之几度o】，国外市 场推销的RPAa000塑偏振测量仪可以同时实现对光纤输出光的馆振方位角、椭圈度、偏振度、光纤 清光比等多个参数的自动测量。在我国杂志上哲未查阅到光纤售振自动测量系统的相关资料。 本文采用检偏器旋转式偏振仅结构，通过计算机对偏摄系统的输出信号进行傅立叶谐波分 析，一次可以舅得三个参数：儡振光的偏振方位角和椭四度、光纤消光比。通过计算机输出控制信 号使检伯嚣开始或停止旋转，实现自动测量。 2测量原理 光圩伯振检舅系统的测量原理图如图1所示，偏振光通过以一定频事*不问断旋转的检偏嚣 ^。由马吕斯定律可以得出光电接收器D接收 到的光强信号表达式： L=，。+Lsin[2(A4-妒)] (1) 式中厶一光电接收嚣接收信号中的常量部分； 、l{f、；；1ff，lf}．1 L一光电接收嚣接收信号中的变量部分， 它取决于非完垒伯振光的偏振度或椭园偏振光 啊l测量原理田 的椭园度； ——270—— 一———哥孺融熏1■—_ A=“一旋转检偏器的瞬时方位角； 伊一检偏器的初始方位角。 光强信号，(A)和检偏器通光轴方位角A n^J 的关系如图2所示。当检偏器位于^一位置时 ／ 系境■出光强有量大值。由椭圆信振光的儡振 ．，。 ＼ 态敷学表达式“’推导出检偏器输入偏振光的椭 盈度e、■振方位角口以及光纤消光比目和光 ／ 置信号的关摹： 0．．Imax＼√． ／I- ／lb—i． ● ^m-一● (2) 。Ⅱ^-一^ 一～f．一～lo+I． 82等一尹 (3’ 圈2 川吣(皂)=-019(措)㈤ 这里参散J．，J一和妒的值是借助于对光强信号进行离散傅立叶分析来得到的。 由于光强函数是正弦函数，将其展开成傅立叶级数形式： f(A)=do+口2eos(2A)+62sin(2A