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自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪

阅读:823发布:2020-05-11

专利汇可以提供自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种自由 光谱 范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪,包括2个2*2的3dB保偏光纤 耦合器 、1个可调光延迟线、跳线。耦合器1的输入①端口和 激光器 连接,耦合器1的输入③端口和耦合器2的输入①端口与可调光延迟线连接,耦合器1的输入④端口和耦合器2的输入②端口与跳线连接,最终输出为耦合器2的③、④端口。本 发明 的有益效果为:实现简单,成本低廉,利用保偏光纤耦合器加光纤延迟线构造可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪,克服现有Mach-Zehnder光纤干涉仪不能有效实现大范围自由光谱调节的问题。,下面是自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪专利的具体信息内容。

1.一种自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪,其特征在于,包括:2个2*2的
3dB保偏光纤耦合器、1个可调光延迟线、跳线;耦合器1的输入①端口和激光器连接,耦合器1的输入③端口和耦合器2的输入①端口与可调光延迟线连接,耦合器1的输入④端口和耦合器2的输入②端口与跳线连接,最终输出为耦合器2的③、④端口。
2.如权利要求1所述的光纤干涉仪,其特征在于,光纤端口的连接使用FC/APC法兰头。
3.如权利要求1所述的光纤干涉仪,其特征在于,光纤为慢轴对齐的保偏光纤,跳线抵消光延迟线的尾纤长度,保证两臂的光程差为0。
4.如权利要求1所述的光纤干涉仪,其特征在于,自由光谱范围的调节由调节延迟线和跳线两臂的光延迟时间来实现,两臂延迟时间调节范围为0-300ps,对应的自由光谱调谐范围为3GHz-+∞Hz。
5.如权利要求1所述的光纤干涉仪,其特征在于,3dB耦合器2的③、④输出端口的电场强度E3、E4为:
其中:k0为光在真空的传播常数,k0=2π/λ;τ=ΔL/C,其中f为光的频率,单位为
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Hz;C为光速,大小为3×10 米/秒;ΔL是在干涉仪上下两臂的光程差,单位为米;L是跳*
线的长度,n是光纤的折射率;而且光功率为:P=E1E1/2;
对应的功率传递函数为:
如果忽略损耗,干涉仪的输出传递函数可以为:
2个2×2的3dB保偏光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪的透射谱的特点是一系列在频域等距的传输峰值而且取决于ΔL,将上式用泰勒级数展开可得自由光谱范围,即相邻传输峰值峰频率间隔

说明书全文

自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪。

背景技术

[0002] Mach-Zehnder光纤干涉仪(MZI)是利用光干涉原理制成的仪器,具有体积小、重量轻、结构紧凑、绝缘性好、抗电磁干扰和灵敏度高等优点,日益受到重视。Mach-Zehnder光纤干涉仪已广泛应用于压磁场、折射率、微震动、微位移、激光相位噪声、频率噪声等全光纤传感器测量系统,光载毫米波、微波的光纤通信系统。对于高性能的测量系统和光纤通信系统,对光纤干涉仪的自由光谱范围提出了严格的要求。但是,目前已有的Mach-Zehnder光纤干涉仪主要用集成光学方法来制造,其自由光谱范围只可以在小范围实现可调谐性或者固定某个值,且成本高昂。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题在于,提供一种利用保偏光纤耦合器加光纤延迟线构造的可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪,克服现有Mach-Zehnder光纤干涉仪不能有效实现大范围自由光谱调节的问题。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明提供一种自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪,包括2个2*2的3dB保偏光纤耦合器、1个可调光延迟线、跳线。耦合器1的输入①端口和激光器连接,耦合器1的输入③端口和耦合器2的输入①端口与可调光延迟线连接,耦合器1的输入④端口和耦合器2的输入②端口与跳线连接,最终输出为耦合器2的③、④端口。
[0005] 优选的,光纤端口的连接使用FC/APC法兰头。
[0006] 优选的,光纤为慢轴对齐的保偏光纤,跳线抵消光延迟线的尾纤长度,保证两臂的光程差为0。自由光谱范围的调节由调节延迟线和跳线的延迟时间来实现,可以调节的两臂延迟时间为0-300ps,从而使自由光谱频率范围的频率调谐为3GHz-+∞Hz。
[0007] 3dB耦合器2的③、④输出端口的电场强度E3、E4为:
[0008]
[0009] 其中:k0为光在真空的传播常数,k0=2π/λ;τ=ΔL/C,其中f为光的频率,单8
位为Hz;C为光速,大小为3×10 米/秒;ΔL是在干涉仪上下两臂的光程差,单位为米;L*
是跳线的长度,n是光纤的折射率;而且光功率为:P=E1E1/2;
[0010] 对应的功率传递函数为:
[0011] 如果忽略损耗,干涉仪的输出传递函数可以为:
[0012] 2个2×2的3dB保偏光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪的透射谱的特点是一系列在频域等距的传输峰值而且取决于ΔL,将上式用泰勒级数展开可得自由光谱范围,即相邻传输峰值峰频率间隔
[0013] 本发明的有益效果为:实现简单,成本低廉,利用保偏光纤耦合器加光纤延迟线构造可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪,克服现有Mach-Zehnder光纤干涉仪不能有效实现大范围自由光谱调节的问题。附图说明
[0014] 图1是本发明的自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪的结构图。
[0015] 图2是本发明的基于Mach-Zehnder光纤干涉仪的自由光谱范围示意图。

具体实施方式

[0016] 如图1所示,一种自由光谱范围可调谐Mach-Zehnder光纤干涉仪,包括2个2*2的3dB保偏光纤耦合器、1个可调光延迟线、跳线。耦合器1的输入①端口和激光器连接,耦合器1的输入③端口和耦合器2的输入①端口与可调光延迟线连接,耦合器1的输入④端口和耦合器2的输入②端口与跳线连接,最终输出为耦合器2的③、④端口。
[0017] 光纤端口的连接使用FC/APC法兰头。光纤为慢轴对齐的保偏光纤,跳线的作用为抵消光延迟线的尾纤长度,保证两臂的光程差为0。自由光谱范围的调节由调节延迟线和跳线的延迟时间来实现,可以调节的两臂延迟时间为0-300ps,从而使自由光谱频率范围的频率调谐为3GHz-+∞Hz。
[0018] 3dB耦合器2的③、④输出端口的电场强度E3、E4为:
[0019]
[0020] 其中:k0为光在真空的传播常数,k0=2π/λ;τ=ΔL/C,其中f为光的频率,单位为Hz;C为光速,大小为3×108米/秒;ΔL是在干涉仪上下两臂的光程差,单位为米;L是跳线的长度,n是光纤的折射率;而且光功率为:P=E1*E1/2。
[0021] 对应的功率传递函数为:
[0022] 如果忽略损耗,干涉仪的输出传递函数可以为:
[0023] 2个2×2的3dB保偏光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪的透射谱的特点是一系列在频域等距的传输峰值而且取决于ΔL,将上式用泰勒级数展开可得自由光谱范围,即相邻传输峰值峰频率间隔
[0024] 尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述,但本领域的技术人员应当理解,只要不超出本发明的权利要求所限定的范围,可以对本发明进行各种变化和修改
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