里叶变换光谱仪消偏振衰落技术研究.pdfVIP

第38卷第10期 光 子学报 V01．38No．10 2009年10月 ACTAPHOTONICASINICA October2009 全光纤傅里叶变换光谱仪消偏振衰落技术研究* 朱灵，刘勇，张龙，吴晓松，李志刚，朱震，王安 (中国科学院安徽光学精密机械研究所光纤与光电子研究室，合肥230031) 摘 要：针对全光纤傅里叶变换光谱仪中光束偏振态在双折射影响下带来的干涉信号“偏振诱导衰 落”现象导致测量光谱畸变的问题，根据偏振光学原理，分析了光纤应力、弯曲和扭曲导致的双折射 对传输光束偏振态的影响，找到了FFTS在测量宽谱光源发射谱时出现谱线畸变的原因，提出了建 立偏振态反馈控制系统来稳定干涉信号可见度的方法．实验结果表明，该方法消除了偏振态变化对 测量光谱的影响． 关键词：光纤光学；傅里叶变换光谱仪；偏振衰落；光谱分析；光纤双折射 中图分类号：0433．1 文献标识码：A 文章编号：1004-4213(2009)10—2573—5 0 引言 原理，对光纤双折射导致的偏振态变化进行了理论 研究，找到了FFTS在测量宽带光源发射谱时出现 傅里叶变换光谱仪的原理是把光源发出的光经 光谱图畸变的原因，从理论上证明了偏振控制法的 干涉仪调制变成干涉光，利用干涉图与光源光谱图 可行性，并通过相关实验进行了验证，最后提出通过 之间的对应关系，通过测量干涉图并对干涉图进行 建立偏振态反馈控制系统来彻底解决偏振衰落现象 傅里叶变换，得到光谱图，进而获取光谱信息[1]．全 对FFTS光谱的影响． FourierTransform 光纤傅里叶变换光谱仪(Fiber 1 偏振控制法消偏振衰落技术的理论 Spectrometer，FFTS)以单模光纤和光纤耦合器分 别代替传统光路和分束镜，通过光纤相位调制器代 分析 替动镜移动实现光程差的扫描．与传统傅里叶变换 光谱仪相比，FFTS具有体积小、无运动部件、抗电如图1，参考光和测试光分别从干涉仪的两端输入， 磁干扰、耐高温和耐化学腐蚀等优点．1996年，偏振控制法消偏振衰落技术是在干涉仪的两臂分别 Martin Stelzele【21等利用温度效应实现相位调制，建 加入一个偏振控制器，通过调节两臂传输光束的偏 立了光纤傅里叶变换光谱仪，光谱分辨率为4cm～； 振态，来稳定干涉信号可见度，从而保证FFTS输出 文献[3]建立了基于Mach—Zehnder干涉仪的全光 光谱的稳定性和准确性． 纤傅里叶变换光谱仪，利用压电陶瓷的压电效应来 改变光纤的长度代替动镜移动实现光程差的扫描， cm～． 实验最高光谱分辨率达到了0．78 FFTS采用的是低双折射单模光纤，由于双折 射效应，干涉仪两臂的偏振态会随机变化，导致输出 干涉信号的可见度随之变化，特别是当两臂偏振态 正交时，干涉仪的输出于涉信号为零，此即为偏振诱 导信号衰落效应．FFTS在进行光谱测量时，干涉条 图1 基于马赫曾德干涉仪的光纤傅里叶变换光谱仪 FFTSbasedonMach—ZehnderInterferometer Fig．1 纹的可见度波动直接影响到测量结果的稳定性，因 l-lFFTS原理 此光纤干涉仪的偏振控制，已成为影响FFTS性能