第三节 光纤的双折射及偏振特性.ppt
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Optical Fiber Communication * 1-* Copyright Wang Yan * 是由两个旋转方向不同的光分成的。 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 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 3、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 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 x y a b 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 例: %。 B. 应力双折射 光纤中的应力双折射是由于光弹效应引起的,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 A R a y x 2. 光纤侧向受压力 x y F A:光纤外径 R:曲率半径 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:光纤外径;E:材料的杨氏弹性模量,对石英玻璃: μ: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: 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 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: 经过L的光纤后, 输出 使用时,直接删除本页! 精品课件,你值得拥有! 精品课件,你值得拥有! 使用时,直接删除本页! 精品课件,你值得拥有! 精品课件,你值得拥有! 使用时,直接删除本页! 精品课件,你值得拥有! 精品课件,你值得拥有! 2、旋光率:单位长度上旋过的角度 HW1 1、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。 * 1-* Copyright Wang Yan * *
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