光隔离器性能自动检测技术研究

作     者：张健坤 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘小磊;王新亚

授予年度：2022年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

主      题：偏振相关型光隔离器 圆偏光 琼斯矩阵 插入损耗 隔离度 

摘      要：光隔离器作为一种只允许光波单向传输的非互易性器件,可以有效消除反射光在光路中引起的不良影响,因此被广泛应用于各类光学系统。衡量光隔离器性能的主要指标为插入损耗与隔离度。在实际的生产过程中,人们通常采用线偏振光对这两个指标进行检测;但是这种方式不仅效率低下,而且存在着手动操作引起的误差,因此不适用于大规模的检测任务。为了解决这些问题,本文针对偏振相关型光隔离器性能自动检测技术进行了研究,并设计了一种可实现自动化测量的光路系统,主要工作内容如下:首先,根据光的偏振特性,本文采用琼斯矩阵法对自由空间型偏振相关光隔离器的工作原理进行了分析,并建立了基于传统线偏光法的测量光路模型。随后通过对该模型的计算,分析了人工操作所可能引起的测量误差。为了消除这种误差,对使用圆偏光进行光隔离器自动测量的可行性进行了讨论,并建立了圆偏光测量光路模型。通过对比其与线偏光测量光路模型的计算结果,论证了使用圆偏光进行测量的可行性。然后,为了实现对插入损耗与隔离度的同时测量,本文在圆偏光测量光路模型的基础上设计了一种双向测量光路。通过对耦合效率、线偏度等关键指标进行测试比对,完成了整个测量光路的调试,并基于该光路设计了相应的控制模块,从而实现了整个光隔离器性能自动检测系统。最后,采用本系统对一批光隔离器进行了测试,并将测量结果分别与出厂数据以及线偏光测量系统的测量数据进行对比。结果显示,与线偏光测量方式相比,本系统的测量误差可减少到0.07d B,并将平均测量用时从5.99s降低至2s。证明该系统具有较好的测量精度,同时可以大幅提升测量效率。图73幅,表20个,参考文献52篇。