拉曼效应对低双折射光纤偏振特性的影响-物理学报.PDFVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 63, No. 10 (2014) 104204 拉曼效应对低双折射光纤偏振特性的影响 王美洁 贾维国 张思远 乔海龙 杨军 张俊萍 门克内木乐 (内蒙古大学物理科学与技术学院, 呼和浩特 010021) ( 2014 年1 月2 日收到; 2014 年2 月4 日收到修改稿) 在低双折射光纤中, 利用线偏振光满足的包含拉曼效应的非线性耦合模传输方程, 通过引入斯托克斯参 量, 导出了斯托克斯参量所满足的耦合模传输方程. 利用庞加莱球图示法, 描述了拉曼增益效应作用下光波 偏振态的演化, 研究分析了拉曼效应对低双折射光纤中光波偏振态演化规律的影响. 结果表明, 当输入功率 与运动常量满足一定关系时, 拉曼增益效应改变了光波传输时其偏振态演化周期和偏振态的椭圆率. 关键词: 低双折射, 拉曼效应, 偏振态, 庞加莱球 PACS: 42.25.LC, 42.65.Dr, 42.25.Ja DOI: 10.7498/aps.63.104204 6 信号的波形失真 , 这严重损伤光通信的通信质量 1 引 言 及信号的可靠度. 研究光纤的偏振特性具有重要的 意义. 低双折射光纤具有良好的保偏特性, 即可以保 光偏振态的描述包括琼斯矩阵矢量法、椭圆方 证光波在传输过程中其偏振态不发生变化, 已经 程法、斯托克斯矢量法及庞加莱球法710 , 其中庞 被广泛应用于相干光通信、光纤传感器、光信息处 加莱球法对偏振态的描述具有更直观的特点. 从考 理等领域, 并且成为当前市场主流光纤之一. 实际 虑拉曼效应的耦合模传输方程出发1112 , 引入斯 上, 沿光纤长度方向存在纤芯形状的改变和各向异 托克斯参量, 本文研究了拉曼增益对低双折射光纤 性应力, 所有的光纤都具有一定程度的模式双折 偏振特性的影响, 并用庞加莱球图示法直观描述了 12 射 , 使得正交偏振模式分量的二重简并被破坏, 光偏振态的演化. 具有不同的传播常数. 光波沿着光纤传输时其偏振 方向会发生随机变化, 这对光波偏振态不敏感器件 的影响很小, 然而光纤耦合器等偏振态敏感器件则 2 理论模型 对光波偏振态有一定的严格要求. 偏振是光波的特性之一, 偏振效应是光纤的重 在低双折射光纤中, 准连续情况下, 忽略光纤 34 损耗13 并含有拉曼增益的耦合非线性薛定谔方 要现象. 光纤偏振模色散 、偏振旋转、交叉相位 5 程为14 调制产生的许多重要的非线性效应 、传感器与相 干系统的偏振相关灵敏度、光器件的偏振相关损耗 ¯ ∂A i∆β ¯ ¯ = A + i [(Q + 2Q )A 等均是偏振效应. 时间及环境等外部因素使得光 ∂z 2