光纤通信-保偏光纤拍长测量pc

1、实验目的认识保偏光纤双折射效应特性用测偏振度方法测量保偏光纤拍长实验原理光的偏振状态及单模光纤中的双折射效应聚集状态（或振动的叠加）并不像左图所示的具有确定的振动面（现为纸平面，而是表现为沿各方向的随机振动过程（混沌光，振动是无序的。另外激光输出一般具有线偏振的特性，振动偏振方向是确定的，在振动面内任意直角坐标系xoy 中可分解为E ,E 两个分量，当具有任意振动xy状态引起变化的含义是指E ,E 两个分量在经过光纤后相位上的变化有所不同，即产生附加位xy相差，光纤对光产生双折射的原因是多方面的，一般由内部应力或形变引起，一种比较理想的情况是光的偏振状态发生从线偏振椭圆偏振圆偏振椭圆偏振线偏振

2、等周而复始的变化，这种交换偏振状态的次序可以沿着光纤的全部长度进行。偏振变换经过 2位相差的距离为L，p称为光纤的拍长，拍长与双折射 n 的关系是保偏光纤的横 n nslownfas t n 0L 2 0pn其中n和n是光纤内与双折射对应的两个感应方向（称快轴和慢轴）的折射率是单fastslow位长度的位相增量（横向传播系数变化）偏振保持光纤在完美圆对称单模光纤中， HE模的两个偏振分量（正交偏振的LP模）以相同的速度传1101（ LP01模维持简并称的，即光纤是双折射的，导致两个偏振分量有不同的传播常数，这时光纤内慢轴和快轴分别沿 一般通过在光纤中施加应力区来形成双折射。如图所示为领结型双折

3、射光纤。此处慢轴平行于领 结的高应力轴（平行于领结）而快轴垂直于高应力轴。（严格讲应是场矢方向同时我们可以跟踪和测量偏振状态的变化。利用上述线偏振光沿两个偏振感应轴散射不同的现象可以观测保偏光纤的拍长，如图W 表示观察沿快轴方向时的强散射。保偏光纤拍长的保偏度测量方法一个通过测量输出偏振光的保偏度来间接测量保偏光纤拍长的装置如图所示，设入射线偏振光与任意直角坐标系xoy 的 x 轴的夹角为 ，则入射线偏振光的琼斯矩阵形式为0E x Ecos 0exp(jt)00EEysin 0光纤的琼斯矩阵（ ）是exp(j)0G 2 0exp( j )2 在光纤出端横截面内的任意方向xoy 述 cossin

4、R sincos因此，在xoy系中，场分量E,E 可写成XYE exp(j)0cosEX RG cosx sin2 0 Eexp( jt) =EE sincos0exp( j )sin 0Yy12 0cos2 cos2 sin2 sin2 002 sin sincos sin 2 cos2 cos2 sin2 01 sin sin 2cos将输出结果表述为强度之间的关系 (|EX|2 | EY|2 ) /(|EX|2 | EY|2 ) cos cos 0sin sin0cos对于给定的 ，当0 0 时上式取极值，这意味着沿偏振光的长短轴作分量检测，亦即沿光纤的慢，快轴方向进行检测，因此，这个值

5、就是偏振度P， 就是光纤出端偏振光（一般为椭圆的长轴方位角。有下式恒等成立偏振度为tg2 tg2 cos0II并有如下取极值条件P maxIImax (cos2 0sin 20cos2 )1/ 2 m02时，P1极大实验仪器激光器装置偏振器装置耦合器装置光纤定位器装置，出纤透镜装置检偏装置功率检测装置光纤切割刀光纤剥离器 0时， P极小cos |实验内容调整光路及保偏光纤的偏振入射状态，观察输出光斑。45度线偏光入射条件下测量最小偏振度P 。1从光纤出端剪（切）去1mm左右光纤（标称拍长2m，重测最小偏振度P。2计算保偏光纤拍长， l212 arccos P22larccosP1L 预习与思考p| arccos P2