手動光纖偏振控制的使用原理和實驗測量結果

使用原理

通過180旋轉?波片和?波片, 可以獲得偏振態(tài)的旋轉變化。

手動偏振控制器利用了應力誘導雙折射原理來產(chǎn)生三種單獨的波片(光纖延遲器)，通過將單模光纖繞三個單獨的線盤上，來改變單模光纖中透射光的偏振狀態(tài)。光纖中產(chǎn)生的雙折射的大小是光纖包層，線盤直徑（固定的），每個線盤上的光纖環(huán)數(shù)和光波長的函數(shù)。（注意：所需要的雙折射是由光纖環(huán)數(shù)決定的，而不是旋轉槳來實現(xiàn)的）。通過手動旋轉槳，在線盤平面內的光纖的快軸會隨著透射偏振矢量一起調整。為了把任意偏振狀態(tài)的輸入光變成任意偏振態(tài)輸出光，需要使用三個旋轉槳（一個1/4波片，一個半波片和一個1/4波片）。

三旋轉槳偏振控制器串聯(lián)了一個 1/4 波片，一個半波片和一個 1/4 波片，能把任意偏振態(tài)變?yōu)槠渌我馄駪B(tài)。一個四分之一波片將輸入光的偏振態(tài)轉換成線偏振態(tài)。半波片旋轉線偏振光，一個 1/4 波片可以將線偏振光的偏振狀態(tài)變成任意的偏振態(tài)。因此，調節(jié)三個槳(光纖延遲器)可以在很大的波長范圍內(500 至 1600 nm)完全控制的輸出光的偏振態(tài)。

實驗測量結果：使用光纖槳操縱偏振

---由于光纖偏振控制器的旋轉和扭力，對輸出偏振態(tài)的影響的實驗室測量結果

該控制器利用應力引致的雙折射效應，改變通過受應力的光纖中傳輸?shù)墓獾钠駪B(tài)。通過扭轉或旋轉產(chǎn)生應力，可以發(fā)現(xiàn)如果在每個槳上使用適當?shù)墓饫w圈數(shù)，就可以連續(xù)調節(jié)應力引致的雙折射，從而將任意的輸入偏振態(tài)旋轉成任意的所需輸出偏振態(tài)。然后可以得出實現(xiàn)所要的輸出偏振態(tài)需要的程序，并在邦加球上作出偏振變化圖，從而說明達到所要的偏振態(tài)需要的步驟。

實驗使用法布里-玻羅激光器(1310 nm)作為光源，并將它耦合到一根?900 μm0緊密緩沖層的光纖中。該光纖通過光纖偏振控制器，且輸出通過光纖準直器準直成一束自由空間光束。從這里開始測量光束，光束測量可直接由偏振態(tài)測量儀完成，或通過由一片四分之一波片、一片線性偏振片和一臺功率計組成的分析儀裝置來完成。

圖2概括了操縱光纖中的光偏振態(tài)的測量結果，它作為旋轉和扭轉力的函數(shù)呈現(xiàn)在邦加球上。彩色線表示偏振控制器的三個槳，它們對應于圖1的彩色數(shù)字。為了產(chǎn)生四分之一波片的作用，光纖需要繞槳循環(huán)兩次，要實現(xiàn)半波片的作用需要循環(huán)3次。對于圖2中給出的結果，我們以2次-3次-2次循環(huán)的方式使用偏振控制器。如圖2中所示，從任意偏振態(tài)開始，可通過將每個槳旋轉幾次來實現(xiàn)任何所要的偏振態(tài)。由偏振控制器實現(xiàn)的這種偏振操縱不會產(chǎn)生內在損失；應力引致的雙折射反而被用作旋轉光纖中的光偏振的一種機制。實驗給出了偏振控制器每個槳的數(shù)據(jù)，且在邦加球上描繪了由它們產(chǎn)生的偏振變化。

常見問題解答:

1.     機械式偏振控制器使用什么樣的光纖工作?能否直接使用保偏光纖？

機械式偏振控制器適合于各種單模光纖工作,利用三個光纖環(huán)的旋轉產(chǎn)生對光纖的應力,從而調整光的偏振態(tài),保偏光纖的設計消除了外部應力對傳輸光的偏振態(tài)的影響，所以機械式偏振控制器不適合保偏光纖。如果您的系統(tǒng)中使用的是保偏光纖，可以采用熔接的方式把單模光纖中的光信號注入到保偏光纖的慢軸，達到線性偏振態(tài)保持的目的。

2.     機械式偏振控制器對波長敏感嗎?

光纖環(huán)型偏振控制器本身對波長有一定的敏感性，這主要和光纖環(huán)的半徑有關.。機械式偏振控制器因為合理的設計，幾乎可以配合任何波長的單模光纖工作，例如：Corning SMF-28 光纖可以工作在 1260~1650nm。選擇波長合適的單模光纖，機械式偏振控制器可以在任何波長很好的工作。

3.     機械式偏振控制器的精度如何？有何作用？

機械式偏振控制器是一種精度不高的手動偏振控制器件，適合于試驗領域等粗略的調整。偏振控制器的作用是調整任意輸入偏振態(tài)到想要得到的輸出的偏振態(tài)。

4.     如何知道調整機械式偏振控制器達到了什么樣的偏振態(tài)?貴公司有相應的參考信息嗎?

想知道獲得了什么樣的具體偏振態(tài)需要復雜的測試儀器，例如偏振儀等，機械式偏振控制器主要應用在偏振敏感的系統(tǒng)中，通過測量光功率的方法知道系統(tǒng)中偏振態(tài)變化帶來的影響。

因為單模光纖本身對偏振態(tài)不能保持，而且機械式偏振控制器輸入端偏振態(tài)也不斷變化，所以無法提供相應的參考信息。

5.     購買的機械式偏振控制器因為多次使用,光纖的長度不夠,是否能夠提供光纖或者重新提供盤光纖的服務？

可以，需要適當收取相應的材料和人工的費用。