[发明专利]圆双折射光纤Mach-Zehnder干涉系统的非线性偏振控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于非线性偏振控制的圆双折射光纤的Mach‑Zehnder干涉结构(MZI)。本发明利用圆双折射光纤的受激布里渊散射效应中，信号光偏振态总是被牵引向相向传输的入射泵浦光偏振态的非线性偏振牵引机理，构建圆双折射光纤MZI，增加反向传输泵浦光，使之与信号光在MZI的两个圆双折射光纤干涉臂中发生非线性受激布里渊散射效应。由于由输出端相向进入两干涉臂的入射泵浦光偏振态相同，因此经过两干涉臂到达输出端的两路信号光的偏振态将都被牵引向入射泵浦光偏振态，实现MZI中的输出光偏振态保持一致，从而解决一般光纤MZI中，干涉臂光纤受内外部因素引入的随机应力双折射导致的偏振干涉噪声问题。

技术领域

本发明涉及光信息处理领域，尤其涉及一种圆双折射光纤Mach-Zehnder干涉系统的非线性偏振控制系统及方法。

背景技术

光纤中的随机偏振扰动是困扰干涉型光纤系统的主要问题。在光传感系统中表现为由偏振扰动引起的偏振相位噪声和干涉信号的偏振衰落问题。在单模光纤或保偏光纤Mach-Zehnder干涉结构的传感系统中，尤其是长距离的光纤Mach-Zehnder干涉系统中，由于拉制过程中导致的光纤自身的几何结构的各向异性，光纤干涉系统在敷设安装中承受的外界应力、光纤的弯曲盘绕产生的弯曲扭转应力，都会在光纤中引入随机双折射，并且这些应力双折射随着环境温度变化而改变，从而导致光纤Mach-Zehnder 干涉系统中的两干涉臂的传输光的偏振态的随机扰动，两者的输出偏振态随机变化，引起输出干涉衰落，即干涉光强的偏振噪声。

现有光纤Mach-Zehnder干涉系统中，偏振噪声的解决方法主要有：偏振分集接收方法、偏振态调制法、偏振态反馈控制法、以及全保偏方法。其中偏振分集接收方法是在信号接收端采用多偏振态检偏接收，接收方案复杂；偏振态调制法主要对信号光偏振态进行扰偏调制或正交偏振态调制，对偏振态的影响进行加权平均；偏振反馈控制的方法，对两干涉臂的光偏振态进行监测、反馈、控制，从而减小干涉系统的偏振噪声；全保偏方法是目前应用较多的方案，采用保偏光纤构建Mach-Zehnder干涉系统，严格控制输入光偏振态沿光纤的主轴方向线偏振注入，并且严格选择细径光纤或机械保护措施，减少两干涉臂光纤遭受外界的应力作用，以维持信号光在光纤中偏振态始终保持在主轴方向。然而由于光纤纤芯尺寸相对固定(5-10μm)，且光纤包层要远大于光纤纤芯，因此即使采用细径光纤，虽然会减小但不会消除由于光纤弯曲应力导致的光纤双折射。过度的机械保护，不仅增加了系统工作的环境适应难度，也会削弱光纤作为感应臂的系统灵敏度。因此，在光纤干涉系统中寻求有效的偏振控制方法一直是干涉型光纤传感系统所面临的问题。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种由圆双折射光纤Mach-Zehnder构建的干涉系统的非线性抗偏振干扰噪声方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，如何削弱在各种采用光纤Mach-Zehnder干涉结构中的传感、测量等系统中的光纤随机应力双折射导致的信号光干涉偏振噪声。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于非线性偏振控制的圆双折射光纤 Mach-Zehnder干涉系统，包括第一隔离器、第一偏振控制器、圆双折射光纤 Mach-Zehnder干涉结构、第二偏振控制器、光放大器和第二隔离器；