自由空間等效單模光纖環應用於光纖感測器Free Space Single-Mode Fibers and Fiber Components for Fiber Sensor Applications

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

100106780

專利證號

I 444680

專利獲證名稱

自由空間等效單模光纖環應用於光纖感測器Free Space Single-Mode Fibers and Fiber Components for Fiber Sensor Applications

專利所屬機關 (申請機關)

財團法人國家實驗研究院

獲證日期

2014/07/11

技術說明

光纖感測器如光纖陀螺儀與光纖電流感測器等使用單模光纖繞製成光纖環，再以光纖環內正轉與反轉光因外在物理特性改變而得到的相位差反推如角速度與電流的變化量測等。 光纖感測器的靈敏度除取決於光纖環的長度與直徑外，最重要的就是光纖環繞製的品質。然而光纖環本身容易受到光纖品質、繞製時產生的應力與應變、及填充膠料的影響而品質不一。每個光纖環可能產出不同程度的linear birefringence, circular birefringence 或其組合。 高品質光纖環的繞製為一高技術門檻的工藝，需有特殊光纖及自動化張力控制繞製機的組合，加上有經驗的技工操作下才能將品質控制在某一範圍，也因此生產成本高。若光纖品質不一(來自不同生產日期或不同工廠)，光纖環的繞製控制則需要耗時試驗重新調整，以控制光纖環品質在最佳範圍內。 羅裕龍教授的實驗室團隊在2009年於Optics Express, Vol. 17, Issue 18, pp. 15860-15884 發表 “Measurement of linear birefringence and diattenuation properties of optical samples using polarimeter and Stokes parameters,”依上述這篇論文的論述, 單模光纖與光纖環的等效瓊斯矩陣可以經由繆勒矩陣偏光儀量測而被導引出。 本發明提出以量測光纖環等效光路，並加以補償的方式，使得每個光纖環的特性如Free Space一般，以提昇光纖環的複製性與穩定性。理論計算由繆勒矩陣偏光儀所得出的結果進行分析，再計算出光纖環的等效瓊斯矩陣與轉成單位矩陣所需的補償。 光纖環補償方式可加元件如variable retarder 和half-wave plate等；而前述所加的variable retarder 和half-wave plate或可由polarization controller取代。光纖環補償亦可不加元件如在光纖環末端扭轉部份光纖製造等效的補償效應；或其它方式使得補償後的光纖環等效光路為一unit matrix，如同Free Space一般。 此項創新不僅大幅提升光纖環的複製性，亦可大幅加快使用光纖環的光纖感測器(如光纖陀螺儀)的光路優化演算速度 This invention revealed and demonstrated a method of measuring and deriving a Jones Matrix of a fiber coil, and to compensate the fiber coil such that fiber coil plus the compensated optical circuit act as if an Unitary Matrix free space condition. In this way, all compensated coils act the same no matter what their original conditions are. It greatly enhances coil repeatability and stability throughout the coil production line. The compensated circuit for Unitary Matrix can be applied externally or internally. For the external approach, for example, components such as variable retarder and half-wave plate may be added, or equivalently polarization controllers may be employed. For the internal approach, no component is added, and the compensation is realized through fiber bending, twisting or other means at either or both ends of a fiber coil.

備註

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

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連絡電話

02-66300686

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