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保偏光纤(PM)原理

发布时间:2022-03-08 10:01:20 浏览量:4154 作者:Bright

摘要

现如今,光纤应用十分广泛,而普通光纤就算制造得再对称,在实际应用中也会受到机械应力变得不对称,产生双折射现象,因此光的偏振态在普通光纤中传输的时候就会毫无规律地变化。而保偏光纤,则可以实现光在传输过程中的偏振态不变,提高想干信噪比。广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。

正文


保偏光纤(PM)原理

保偏(PM)光纤,如同其名字一样,是可以保证传输光的线偏振方向不变的特种光纤。从理论上来说,光纤是圆芯的应该不会产生双折射,并且光纤的偏振态在传播过程中是不会改变的。然而,在实际中,常规光纤在生产过程中,会受到外力作用等原因,使光纤粗细不均匀或弯曲等,就会使其产生双折射现象。当光纤受到任何外部干扰,例如波长、弯曲度、温度等的影响因素时,光的偏振态在常规光纤中传输时就会变得杂乱无章。而保偏光纤的应用则是可以解决这一偏振态变化的问题,但它并不是消除光纤中的双折射现象,而是通过在光纤几何尺寸上的设计,产生更强烈的双折射, 来消除应力对入射光偏振态的影响。保偏光纤在拉制过程中,当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时,部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴,最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降,从而影响了双折射效应。


图1.保偏光纤基本结构


如何制造保偏光纤?

常用的引入高双折射的方法可在预制棒的光纤芯中引入几何对称的不均匀应力来实现,通过在纤芯两侧加入两种改进玻璃组分的应力棒。 应力型保偏光纤主要是依靠嵌入的应力棒和光纤纤芯的热膨胀系数的不同来产生热应力,在热应力作用下导致材料折射率的变化,从而产生双折射效应。另一种方案是采用椭圆形的纤芯,椭圆形的形状本身就会产生一定程度的形状双折射,即使没有机械应力。


图2.保偏光纤的结构



椭圆包层型、领结型和熊猫型是三种应用较为广泛的三类保偏光纤,都属于应力型保偏光纤。


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