光是一種電磁波，描述電磁振蕩傳輸?shù)闹饕獏⒘砍l率皮获、振幅焙蚓、相位外，還有一個(gè)重要特性洒宝，即偏振態(tài)购公。偏振態(tài)即電場矢量取向，在電磁學(xué)中成為極化態(tài)雁歌，在光學(xué)中多稱偏振態(tài)宏浩。信號光在光纖中傳輸?shù)倪^程中，由于受到外界條件變化的影響将宪，其偏振態(tài)可能沿光纖軸向發(fā)生變化绘闷，這對某些應(yīng)用場合可能影響嚴(yán)重。例如较坛，在相干光纖通信中印蔗，要求本振光與信號光的偏振態(tài)保持一致，否則接收靈敏度將大為下降丑勤；另一方面华嘹，偏振態(tài)因受到外界條件變化的調(diào)制而發(fā)生改變的這一特性，也可以被利用來構(gòu)成光纖傳感器法竞，從而發(fā)揮獨(dú)到的作用耙厚。
保偏光纖偏振特性簡介及其應(yīng)用
摘要：光是一種電磁波，描述電磁振蕩傳輸?shù)闹饕獏⒘砍l率岔霸、振幅薛躬、相位外，還有一個(gè)重要特性呆细，即偏振態(tài)型宝。偏振態(tài)即電場矢量取向，在電磁學(xué)中成為極化態(tài)絮爷，在光學(xué)中多稱偏振態(tài)趴酣。信號光在光纖中傳輸?shù)倪^程中，由于受到外界條件變化的影響坑夯，其偏振態(tài)可能沿光纖軸向發(fā)生變化岖寞，這對某些應(yīng)用場合可能影響嚴(yán)重。例如柜蜈，在相干光纖通信中仗谆，要求本振光與信號光的偏振態(tài)保持一致指巡，否則接收靈敏度將大為下降；另一方面隶垮，偏振態(tài)因受到外界條件變化的調(diào)制而發(fā)生改變的這一特性厌处，也可以被利用來構(gòu)成光纖傳感器，從而發(fā)揮獨(dú)到的作用岁疼。
一、光纖內(nèi)部光的偏振態(tài)
對多模光纖無須考慮偏振問題缆娃；但對單模光纖捷绒，偏振態(tài)在傳輸過程中發(fā)生改變則是重要特征，應(yīng)予以高度重視贯要。實(shí)際光纖的制作不可能絕對完善暖侨；另外在外部環(huán)境的作用下，其對稱軸不可能絕對理想崇渗。例如字逗，光纖芯產(chǎn)生橢圓變形或光纖內(nèi)部具有殘余應(yīng)力等。這將使兩正交的偏振模相位常數(shù)不等宅广，從而引起在光纖中傳輸?shù)乃俣炔煌簦@種現(xiàn)象叫做光纖雙折射。雙折射引起一系列復(fù)雜的效應(yīng)跟狱，例如俭厚，由于雙折射兩模式群速度不同，他們之間的簡并被破壞驶臊，因而引起偏振模色散挪挤。
從理論上來說，光纖是圓芯的應(yīng)該不會產(chǎn)生雙折射关翎，并且光纖的偏振態(tài)在傳播過程中是不會改變的扛门。然而，在實(shí)際中纵寝，常規(guī)光纖在生產(chǎn)過程中论寨，會受到外力作用等原因，使光纖粗細(xì)不均勻或彎曲等店雅，就會使其產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象政基。當(dāng)光纖受到任何外部干擾，例如波長闹啦、彎曲度沮明、溫度等的影響因素時(shí)，光的偏振態(tài)在常規(guī)光纖中傳輸時(shí)就會變得雜亂無章窍奋。
圖1偏振態(tài)簡易示圖
而保偏光纖的應(yīng)用則是可以解決這一偏振態(tài)變化的問題荐健，但它并不是消除光纖中的雙折射現(xiàn)象酱畅，而是通過在光纖幾何尺寸上的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生更強(qiáng)烈的雙折射江场，來消除應(yīng)力對入射光偏振態(tài)的影響纺酸。
保偏光纖是如何影響光纖內(nèi)的雙折射效應(yīng)？保偏光纖在拉制過程中址否，當(dāng)線偏振光沿光纖的一個(gè)特征軸傳輸時(shí)餐蔬，部分光信號會耦合進(jìn)入另一個(gè)與之垂直的特征軸，z終造成出射偏振光信號偏振消光比的下降，從而影響了雙折射效應(yīng)。
二眠屎、保偏光纖的制造及其原理
從產(chǎn)生的機(jī)理來看，雙折射主要分為3類：(1)形狀雙折射：電介質(zhì)材料幾何形狀的各向異性,導(dǎo)致材料的介電常數(shù)ε(r)和材料的導(dǎo)磁率μ(r)的各向異性,將引起材料折射率n(r)的各向異性词爬。(2)應(yīng)力雙折射：主要指來自材料內(nèi)部的熱應(yīng)力和材料外部的機(jī)械應(yīng)力,材料在受到應(yīng)力引起材料折射率的變化即彈光效應(yīng)而產(chǎn)生雙折射。(3)外界電磁場引起的雙折射：橫向電場在光纖中引起的克爾(Kerr)效應(yīng)會產(chǎn)生線雙折射,縱向磁場在光纖中引起的法拉第效應(yīng)會產(chǎn)生圓雙折射权均。
保偏光纖的制造顿膨。保偏光纖常用的引入高雙折射的方法可在預(yù)制棒的光纖芯中引入幾何對稱的不均勻應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)，通過在纖芯兩側(cè)加入兩種改進(jìn)玻璃組分的應(yīng)力棒叽赊。
應(yīng)力型保偏光纖主要是依靠嵌入的應(yīng)力棒和光纖纖芯的熱膨脹系數(shù)的不同來產(chǎn)生熱應(yīng)力恋沃，在熱應(yīng)力作用下導(dǎo)致材料折射率的變化，從而產(chǎn)生雙折射效應(yīng)必指。另一種方案是采用橢圓形的纖芯芽唇，橢圓形的形狀本身就會產(chǎn)生一定程度的形狀雙折射，即使沒有機(jī)械應(yīng)力取劫。
三匆笤、保偏光纖的應(yīng)用前景
保偏光纖在今后幾年內(nèi)將有較大的市場需求。隨著新技術(shù)的飛速發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷開發(fā)谱邪，保偏光纖將沿著以下幾個(gè)方向發(fā)展：
（1）采用光子晶體光纖新技術(shù)制造新型的高性能保偏光纖炮捧；
（2）開發(fā)溫度適應(yīng)性保偏光纖 ，以適應(yīng)航空航天等領(lǐng)域環(huán)境的要求惦银；
（3）開發(fā)出各種摻稀土保偏光纖 咆课，滿足光放大器等器件應(yīng)用的需求；
（4）開發(fā)氟化物保偏光纖 扯俱，促進(jìn)纖維光學(xué)干涉技術(shù)在紅外天文學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展书蚪。
結(jié)語：保偏光纖傳輸線偏振光，廣泛用于航天迅栅、航空殊校、航海、工業(yè)制造技術(shù)及通信等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域读存。在以光學(xué)相干檢測為基礎(chǔ)的干涉型光纖傳感器中为流，使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變呕屎，提高相干信噪比，以實(shí)現(xiàn)對物理量的高精度測量敬察。保偏光纖作為一種特種光纖秀睛，在光纖陀螺，光纖水聽器等傳感器和DWDM莲祸、EDFA等光纖通信系統(tǒng)中有著巨大的應(yīng)用潛力蹂安。
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