保偏光纤偏振特性分析

保持这种偏振状态。如图 １ 示 ， 所 沿保 偏 光 纤 主 轴 入射 的线 偏 振光 输 出仍 为 线 偏 振 光 ， 与 输 出 主 轴 重合 。 且
但 实 际上 ， 当光 纤 扭 曲 很 大 ， 保偏 光 纤 产 生 较 小 的弯 曲 或
度 的 拍 长 、 振 串 音 （ 消 光 比 ） 偏 振 保 持 参 数 （ ｈ参 偏 或 、 即 数） 。相 较 之下 ， 长 在 保偏 光 纤 的实 际 应 用 中 并 不 十分 重要 ， 拍
理 想 的状 态 下 ， 果 线 偏 振 光 沿 保 偏 光 纤 主 轴 注 恢 复其 初 始 偏 振 态 。 ＝
２
保偏 光纤 的偏摄 特性 参数
保 偏 光 纤 的 偏 振 特性 参 数 主 要 有 ： 征 保 偏 光 纤 双 折 射 程 表
的纤 芯 受 到 两 个 应 力— — 沿 ｘ轴 的外 拉 力 和 Ｙ 轴 的 压 应 力 ， 因此 在 纤 芯 中产 生 了较 高 的应 力 双 折 射 ， 成 了两个 互 相 正 交 形 的 主 轴 。正 是 由于 自身 所具 有 的这 种 高 双 折射 ， 两 正交 轴 方 使 向 上 偏 振 模 的 相 位 常 数 差 很 大 ， 易 产 生 耦 合 ， 没 了外 部 的 不 淹 干扰 ， 而 保偏 光 纤 可 以在 两 个 主轴 上 输 出线 偏 振 光保 持 其 线 从 偏 振 状 态 。 通 光 纤 的偏 振 状 态 则 受 外 界 因 素 的影 响 很 大 。 普 在
关键 器件 ， 技 术 性 和 可 靠性 受到 了普 遍 的 关 注 。主 要 介 绍 了保 偏 光 纤 偏 振 串音和 ｈ参 数 的 定 义 以及 其
它们 的相 互 关 系 ， 保 偏 光 纤 的偏 振 特 性进 行 了描 述 。 对
【 关奠ｌ 】 调 保偏光纤
偏振特性
偏振 串音
参数
会 耦 合 到 与 之 正 交 的模 态 上 去 ， 出光 的偏 振 态 随 之就 会 发 生 输
它们 的相 互 关 系 。
１ 保偏 光纤 的偏摄 特性
保 偏 光 纤 是 具 有 保 持偏 振 态 能 力 的 光纤 ， 分 为 高双 折 射 可
光纤 和低 双 折 射 光 纤 ，一 般 所 说 的保 偏 光 纤 是 指 高 双 折 射 光
半个 拍长
纤 。 照 几何 结 构 来 分 ， 偏 光 纤 主 要 有 熊猫 型 、 按 保 领结 型 和椭 圆
用 是 保 偏 光 纤 的 重 要应 用 之 一 ， 其输 出信 号 的 稳定 性 取 决 于 光
纤 中 两 束 干 涉 光 偏 振 态 的稳 定 性 ，要 求 两束 光 波 的 偏 振 态 相
同 ， 此光 纤 的偏 振 特 性 就 成 为 影 响光 纤 陀 螺 精度 的一 个 重 要 因
因素 。［ 纤 的 偏 振 特 性 是 评 价保 偏 光 纤 的 重 要 指 标 ， 光 纤 １ １ 光 在 陀螺 工 程 化 技 术 迅 速 发 展 的背 景 下 ， 偏 光 纤 环 圈作 为其 中 的 保 关 键 器件 ， 不 可 分 割 的 一部 分 ， 整 体 技 术 水平 得 到 了迅 速 是 其
周 期 对 应 的 光 纤 长 度称 为拍 长 ， 般 表 示 为 。 图 ２为保 偏 光 一 纤 中半 个 拍 长 内偏 振 态 的变 化 情 况 。
可提 高光 传 输 系 统 的 稳 定性 和通 信 容 量 ； 光 纤 传感 系统 中可 在 明显 降低 光 路 中 由偏振 耦 合 引起 的误 差 。 纤 陀螺 的干 涉 式 应 光
因 此重 点 介 绍 偏 振 串 音 和 ｈ参 数 。 ２１ 保偏 光纤 的偏 振 串 音 和 消 光 比 ． 在保 偏 光 纤 输 入 端 慢 轴 方 向输 入 一 定 功 率 线偏 振光 时 ， 输
半 径 以 窃 取 信 号 ，或 光 纤 遭 到 破 坏 等外 界 环 境 发 生 剧 烈 变 化
应力 型 ， 中 熊猫 型 因其 对 称 性 优 势应 用 最 为 广 泛 。保 偏 光 纤 其
图 ２ 线 偏 振 光 相对 于快 慢 轴 ４ ５。 入 射 到 保偏 光 纤 中
偏 振 态 的变 化 情 况
由 图 ２可看 出 ， 振 态在 半 个 拍 长 内 的 变 化 情 况 为 ： 线 偏 从 偏 振 光— — 椭 圆 偏 振 光 — — 圆 偏 振 光— — 椭 圆 偏 振 光 — — 与 入 射偏 光 差 ９ 的线 偏 振 光 。 另 一 半 拍 长 重 复 上 述 过 程 ， Ｏｏ 在
０
引 言
保 偏 光 纤 所 具 有 的偏 振 保 持 特 性 ， 光 纤 通信 技 术 领 域 中 在
明显 的改 变 ， 成 偏 振 态 的起 伏 。若 入 射 光 的偏 振 轴 和快 慢 轴 造 成 一 夹 角 ， 振 态 就 随 光 纤 长 度 的增 加 呈 周 期 性 的 变 化 ， 个 偏 每
２１ ０ ２年第 ４期
１ ２
Ｔ ＡＮ Ｉ ＣＩ Ｉ Ｊ Ｎ Ｓ ＥＮＣＥ ＥＣＨＮ ＆Ｔ ＯＬ ＯＧＹ
刨新技术
李霞 （ 中国电子科技集团 有限 公司第四 十六研究所 天津 ３０２） ０２０
保偏 光纤偏 振特性分析
【 董 要】 近年来光纤陀螺在各种装备 中得到 了快速应用， 保偏光纤绕制的光纤环圈作 为光 纤陀螺 中的
的提 高 ， 偏 光 纤 偏 振 特 性 也越 来 越 为人 们 所 重视 。保 偏 光 纤 保 保 持 偏 振 的能 力 由偏 振 串音 或 ｈ参 数 决定 ， 要 测 出偏 振 串音 只
的偏振光 偏振光 保持不 变 保偏 光纤
图 １ 利 用保 偏 光 纤 保 持偏 振态
就可 以确 定 保 偏 光 纤 的偏 振 特 性 。 文 首 先 介 绍 了保 偏 光 纤 的 本 偏 振 特 性 ， 介 绍 了表 征 其 偏 振 特性 的偏 振 串 音 和 ｈ参 数 以及 并