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态路小课堂丨保偏光纤简介

什么是保偏光纤?

保偏光纤(PMF,Polarization Maintaining Optical Fiber)是一种特种光纤,通过增加光纤固有双折射性能来克服在传输过程中环境因素对光纤中偏振态的影响,保持光纤中传输的光波的偏振态不变,在光纤通信领域中可提高光传输系统的稳定性和通信容量,在光纤传感系统中可明显降低光路中由偏振耦合引起的误差。

保偏光纤分类

保偏光纤一般有几何型保偏光纤和应力型保偏光纤,几何型保偏光纤结构主要是椭圆纤芯保偏光纤,应用于一些特殊应用领域。

应力型保偏光纤主要有熊猫型、椭圆型、蝴蝶型和领结型保偏光纤。

保偏光纤跳线.jpg

熊猫型保偏光纤在光纤的性能方面,无论是双折射率,几何特性,结构对称性还是光纤的纵向均匀性,都具有天然的优势,同时由于熊猫型保偏光纤的制造工艺不需要一步完成,独立制造每一个部件可以有效的控制光纤的结构和组成,其能保证每根预制棒可以拉制几十公里甚至一百多公里的均匀保偏光纤产品,适合批量生产,因此国内常用熊猫型保偏光纤。

保偏光纤有哪些参数?
01 快轴和慢轴

在单模光纤纤芯的两侧制作两个与光纤包层膨胀系数不同的应力区,在光纤预制棒的拉丝工艺过程中,光纤由高温快速降到较低的温度,在冷却的过程中2个应力区收缩,其收缩量受到周围石英的阻碍。光纤的纤芯受到沿2个应力区连线方向(x轴)向外的拉力,与之正交的方向上(y轴)存在着压应力,从而在纤芯中产生了应力双折射,形成了相互正交的2个主轴。

2个主轴方向的折射率不同,在应力施加的方向上,纤芯的有效折射率较高,光的传输速度较慢,成为慢轴,它是保偏光纤的主轴。在另一方向,光的传输速度则较快,称为快轴。

快轴和慢轴.jpg

02 拍长
保偏光纤的拍长表征的是在保偏光纤跳线中传输光的复合偏振态完成一个周期变化所传输的光纤长度。在物理上,拍长反映了基模的两个线偏振模之间相位差从0变化到2Π时所对应的光纤长度Lp。拍长越短,光纤对偏振的不规则形效应就越具有弹性,光纤对线性偏振光的偏振保持能力就越强。

拍长.jpg

03 消光比
消光比是度量保偏光纤保持偏振态性能稳定的指标。当一束线偏振光精确地沿保偏器件某一光轴入射时,在正交轴上会激发起偏振模,两个正交轴上的功率比值就是消光比。

公式-消光比.png

Pmin和Pmax是测量到的最小和最大光功率

消光比越大,该偏振器质量越高。

✳ 拍长描写了光偏振传输时状态变化

✳ 消光比则描述光传输后的偏振状态

保偏光纤有哪些应用?
保偏光纤制备的光学器件广泛的应用到包括偏振复用通信、激光器、偏振光学器件、偏振传感、光纤陀螺、光纤水听器等偏振模式的补偿等领域。图5.jpg
态路通信采用最为严苛的工艺精心制作每一条保偏光纤跳线,确保高的的回波损耗以及高偏振消光比,同心度偏差,对轴角度偏差以及严格的可靠性实验使所有的保偏光纤跳线能够满足业界最高的质量标准。
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