光纤的双折射及偏振特性课件.pptVIP

1-*光纖的雙折射及偏振特性一、Introduction1.SMF實際上有兩個簡並模：實際光纖並不完善（光纖芯子的橢圓變形，光纖內部的殘餘應力），兩個模式並不簡並，縱向相位常數β略有不同。3.由偏振模色散引起的典型的群時延是0.5ps/km（對短距離光纖）。4.群速不同：偏振色散（PMD）PolarizationModeDispe-rsion。光的偏振態沿光纖軸向變化：光纖輸出偏振態的不穩定性。雙折射：線、圓、橢圓線雙折射：，應力變形。圓雙折射：光纖對左旋和右旋偏振光有不同的相位常數。2025-5-23Opticalfibercommunications是由兩個旋轉方向不同的光分成的。Faraday磁光效應，光纖的扭轉。橢圓雙折射：當線和圓同時存在時，形成橢圓雙折射。幅度比相位差2025-5-23Opticalfibercommunications2025-5-23Opticalfibercommunications二、線雙折射A.參數：1、線雙折射率：2、歸一化雙折射B：：真空總的波數模的等效折射率指數：等效折射率指數差2025-5-23Opticalfibercommunications3、拍長：由於光纖中存在線雙折射，兩正交線偏振光的相位差沿光纖變化，從而使合成光的偏振態沿光纖週期性變化。偏振態完成一個週期變化的光纖長度，叫做拍長。在一個拍長上，兩正交偏振光的相位差變化了2π，因而有：雙折射越厲害，拍長越短。如光纖的拍長遠小於某種外界干擾的長度週期，它就可抵禦這種干擾而有保持偏振狀態的能力。4、消光比和功率耦合係數。用在傳輸過程中，兩個正交的線偏振模之間存在耦合，如在光纖輸入端激發x方向的線偏振模，其功率為在光纖的輸出端出現了y方向的線偏振模，其功率為，由於耦合，消光比和功率耦合係數h來表示這一對正交線偏振模的耦2025-5-23Opticalfibercommunications合作用：L：光纖長度；h：耦合係數；這兩參數說明光纖的保偏能力，、h越大，保偏能力越強。三、光纖的線雙折射A：光纖截面的非圓性變形xyab橢圓度：雙折射率：限定最短的拍長：拍長最小對應最大上折射2025-5-23Opticalfibercommunications例：％。B.應力雙折射光纖中的應力雙折射是由於光彈效應引起的，光纖材料本身是各向同性的介質。因而不同方向的電場分量所遇到的折射指數相同，設為n。當光纖受力時，引起了彈性形變，通過光彈效應該形變可引起折射指數的變化，使材料變為各向異性，從而呈現出雙折射。1.光纖彎曲ARayx2.光纖側向受壓力xyFA：光纖外徑R：曲率半徑2025-5-23Opticalfibercommunications線雙折射：P：彈光子數，二階張量對石英玻璃彎曲光纖相當於一線延遲器。適當選取曲率半徑R和彎曲光纖的圈數可做成光纖型的λ/4“波片”或λ/2“波片”。這可以用來構成光纖型偏振控制器。2.光纖側向受壓力設單位長度所加壓力為F，則應力雙折射率為：A：光纖外徑；E：材料的楊氏彈性模量，對石英玻璃：2025-5-23Opticalfibercommunicationsμ：材料的泊松比，對石英玻璃：μ＝0.6光纖的側向受壓也得到光纖線延遲器，其線延遲量由壓力F決定。四、單模光纖的偏振色散由於存在雙折射，單模光纖中基模的相位常數不同，從而引進偏振色散，設這兩個模式傳輸單位長度所用的時間各為，於是單位長度上產生的時延差為:等效折射指數：故：2025-5-23Opticalfibercommunications五、圓的雙折射：光纖對左旋和右旋圓偏振光有不同的相位常數，從而引起該兩圓偏振光不同的相位變化，稱為圓雙折射。A.參數1、光纖的圓雙折射率左右旋圓偏振光的相位常數。2、歸一化雙折射率B.圓雙折射對偏振態的影響1、線偏振光通過圓雙折射光纖後仍為線偏振光，但其方向旋轉了Ω角度，這種光纖的作用相當於一個旋光器。以x方向的線偏振為例：輸入光：2025-5-23Opticalfibercommunications經過L的光纖後，輸出2025-5-23Opticalfibercommunications2、旋光率：單位長度上旋過的角度HW11、平板波導求出TE模最低的3個模式的截止波長。作出對作圖法求解