本教程包含以下部分: dd ① 玻璃光纤中的导光 w7Yu} JY^ ② 光纤模式 @3.Z>KONx ③ 单模光纤 %JM$] ④ 多模光纤 k|/VNV( =0 ⑤ 光纤末端 Rn~'S2`u ⑥ 光纤接头 mD'nF1o
Ly ⑦ 传播损耗 pAOKy ⑧ 光纤耦合器和分路器 w a_{\v= ⑨ 偏振问题 9^XZ|` ⑩ 光纤的色散 ,`bW(V ⑪ 光纤的非线性 f'oTN!5WF ⑫ 光纤中的超短脉冲和信号 MJ JC6: ⑬ 附件和工具 ~6f/jCluR% 这是 Paschotta 博士的无源光纤教程的第 9 部分 _d]{[&
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ESCN/ocV 第九部分:偏振问题 gy}3ZA*F juR>4SH
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d_25]B( C~h#pAh ,/?J!W@m 标称对称光纤中的双折射 sE?%;uBb 1Vy8eI`4 ZWCsrV*;
=3035{\ 原则上,具有完全旋转对称设计的光纤应该没有双折射。因此,它应该完全保持光的偏振。然而,实际上,一定量的双折射总是由光纤的缺陷(例如,光纤纤芯的轻微椭圆度)或弯曲引起的。因此,光的偏振态在相对较短的光纤长度内发生变化——有时仅在几米之内,有时则快得多。 =MqEbQn{C3 请注意,光纤中偏振方向之间的折射率差异不一定比其他设备中的大。然而,纤维往往很长,因此即使是微弱的指数差异也会产生重大影响。 @&m [w'tn 另一个重要方面是,由此产生的偏振变化不仅是随机的和不可预测的,而且还强烈依赖于波长、光纤沿其整个长度的温度以及光纤的任何弯曲。因此,调整偏振状态通常没有太大帮助,例如使用光纤偏振控制器(见下文);环境参数或波长的一些细微变化可能会再次破坏偏振。 P8YnKyI,. hl:Ba2_E
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~rV $.:%va `,V&@}&"n xRWfZ3E# 光纤偏振控制器 HIc;Lc8$ ^UvL1+ 6|EOB~|
uU)t_W&-J 光纤的强烈弯曲会引入双折射。这意味着以一定半径弯曲并固定在线圈上的某些适当长度的光纤可以具有 π 或 π / 2 的相对相位延迟,例如,在两个偏振方向之间。因此,它可以像 λ / 2波片(半波片)或 λ/4 波片(四分之一波片)一样工作。如果围绕与输入和输出光纤重合的轴旋转整个线圈,则会获得与在自由空间激光束中旋转体波片类似的效果。人们经常使用一个有效的四分之一波片线圈与一个半波片线圈和另一个串联的四分之一波片线圈的组合来将一些输入偏振态转换成任何想要的偏振态。这样一个光纤偏振控制器(图 1)可以在相当大的波长范围内工作。 ~T@E")uR 图 1: “蝙蝠耳朵”偏振控制器,包含三个可围绕输入光纤轴旋转的 光纤线圈。
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如前所述,问题可能仍然存在,即输入偏振态会随着环境条件的变化而漂移,因此必须经常重新调整光纤偏振控制器以保持恒定的输出偏振态。 r ~{nlLO} D9g*+KM&
u0wu\ 偏保光纤 /R B%m8@; /(~
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%g7j7$c 光纤可以制成保偏光纤(保偏光纤)——但不能避免任何双折射!相反,人们有意引入显着的双折射。这样的纤维因此是高双折射纤维( HIBI 纤维)。 K>'4^W5d, 基本上有两种常见的方法可以做到这一点:
ck;:84 - 可以用椭圆芯制成光纤。这会导致某种程度的形状双折射。当然,光纤模式也会受到椭圆形状的影响,并且与圆形纤芯光纤的光耦合效率有所降低。
- 可以施加一些机械应力,例如通过引入由不同玻璃制成的应力棒。有关一些典型实现,请参见图 2。
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usc/DQ1 图 2: 保偏 PANDA 光纤(左)和蝴蝶结光纤(右)。由不同类型的玻璃制成的内置应力元件以深灰色调显示。
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