光纤的双折射及偏振特性.ppt

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1、§3光纤的双折射及偏振特性一、Introduction1.SMF实际上有两个简并模：实际光纤并不完善（光纤芯子的椭圆变形，光纤内部的残余应力），两个模式并不简并，纵向相位常数β略有不同。3.由偏振模色散引起的典型的群时延是0.5ps/km（对短距离光纤）。4.群速不同：偏振色散（PMD）PolarizationModeDispe-rsion。光的偏振态沿光纤轴向变化：光纤输出偏振态的不稳定性。双折射：线、圆、椭圆线双折射：，应力变形。圆双折射：光纤对左旋和右旋偏振光有不同的相位常数。7/24/20211是由两个旋转方向不同的光分成的。

2、Faraday磁光效应，光纤的扭转。椭圆双折射：当线和圆同时存在时，形成椭圆双折射。幅度比相位差7/24/202127/24/20213二、线双折射A.参数：1、线双折射率：2、归一化双折射B：：真空总的波数模的等效折射率指数：等效折射率指数差7/24/202143、拍长：由于光纤中存在线双折射，两正交线偏振光的相位差沿光纤变化，从而使合成光的偏振态沿光纤周期性变化。偏振态完成一个周期变化的光纤长度，叫做拍长。在一个拍长上，两正交偏振光的相位差变化了2π，因而有：双折射越厉害，拍长越短。如光纤的拍长远小于某种外界干扰的长度周期，它就可

3、抵御这种干扰而有保持偏振状态的能力。4、消光比和功率耦合系数。用在传输过程中，两个正交的线偏振模之间存在耦合，如在光纤输入端激发x方向的线偏振模，其功率为在光纤的输出端出现了y方向的线偏振模，其功率为，由于耦合，消光比和功率耦合系数h来表示这一对正交线偏振模的耦7/24/20215合作用：L：光纤长度；h：耦合系数；这两参数说明光纤的保偏能力，、h越大，保偏能力越强。三、光纤的线双折射A：光纤截面的非圆性变形xyab椭圆度：双折射率：限定最短的拍长：拍长最小对应最大上折射7/24/20216例：％。B.应力双折射光纤中的应力双折射是由

4、于光弹效应引起的，光纤材料本身是各向同性的介质。因而不同方向的电场分量所遇到的折射指数相同，设为n。当光纤受力时，引起了弹性形变，通过光弹效应该形变可引起折射指数的变化，使材料变为各向异性，从而呈现出双折射。1.光纤弯曲ARayx2.光纤侧向受压力xyFA：光纤外径R：曲率半径7/24/20217线双折射：P：弹光子数，二阶张量对石英玻璃弯曲光纤相当于一线延迟器。适当选取曲率半径R和弯曲光纤的圈数可做成光纤型的λ/4“波片”或λ/2“波片”。这可以用来构成光纤型偏振控制器。2.光纤侧向受压力设单位长度所加压力为F，则应力双折射率为：A

5、：光纤外径；E：材料的杨氏弹性模量，对石英玻璃：7/24/20218µ：材料的泊松比，对石英玻璃：µ＝0.6光纤的侧向受压也得到光纤线延迟器，其线延迟量由压力F决定。四、单模光纤的偏振色散由于存在双折射，单模光纤中基模的相位常数不同，从而引进偏振色散，设这两个模式传输单位长度所用的时间各为，于是单位长度上产生的时延差为:等效折射指数：故：7/24/20219五、圆的双折射：光纤对左旋和右旋圆偏振光有不同的相位常数，从而引起该两圆偏振光不同的相位变化，称为圆双折射。A.参数1、光纤的圆双折射率左右旋圆偏振光的相位常数。2、归一化双折射率

6、B.圆双折射对偏振态的影响1、线偏振光通过圆双折射光纤后仍为线偏振光，但其方向旋转了Ω角度，这种光纤的作用相当于一个旋光器。以x方向的线偏振为例：输入光：7/24/202110经过L的光纤后，输出7/24/2021112、旋光率：单位长度上旋过的角度HW11、平板波导求出TE模最低的3个模式的截止波长。作出对作图法求解曲线。的光波，画出最低三个模式的场的横向分布。的光波的本征方程。7/24/202112