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当偏振光在具有双折射性质的介质中传输时,由于o光和e光的传输速度不同,引起一光线相对另一光线产生相位推迟,从而引起光的偏振态发生改变。光偏振控制器就是利用此理论研制而成的。 当单色光在各向同性介质的界面折射时,折射光线只有一束,且遵循折射定律。但当光线从空气进入某些晶体时,情况就不那么简单了,有些晶体能使一条单色的入射光线分成两条折射的光线。在这两条折射光线中,一条折射光线遵循熟知的折射定律,称为寻常光或o光;另一条当入射光线的入射角为零时也存在,入射角的正弦与折射角的余弦之比不是常数,且折射光线与入射光线一般不在同一面内,它不遵循折射定律,称之为非常光或e光。这种现象称为双折射。当偏振光在具有双折射性质的介质中传输时,由于o光和e光的传输速度不同,引起一光线相对另一光线产生相位推迟,从而引起光的偏振态发生改变。光偏振控制器就是利用此理论研制而成的。对于某些各向异性物质云母、方解石等,双折射是其本身固有的,称为永久性双折射物质。对于这些物质,在自然条件下,不需要任何外界场(如电场、压力或磁场)的作用,就可改变光的偏振态,波片型偏振控制和光纤环型偏振控制器就属于此类。有些光学物质,在自然状态下并不具有双折射性质,但当有电场、压力或磁场等作用时,表现出与各向异性物质相同的双折射特性,这一特性随外界作用的消失而消失。具有这种特性的物质为暂时双折射物质,它同永久性双折射物质一样,具有改变光的偏振态的特性,光电型偏振控制器和压电型偏振控制器就属于这一类型。 光纤环型偏振控制器理想的单模光纤是圆对称的,是各向同性介质,光在其内传播与偏振方向无光。然而实际上完全圆对称的光纤是不存在的,它与单轴晶体一样具有双折射特性。这一特性将使注入到光纤中的线偏振光以两个相互垂直模式![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 用光纤制成的各种类型的推迟环,由于其尺寸很小,性能突出,在光纤传感器中获得了广泛应用。光纤环型偏振控制器就是其典型应用之一,其主要由4个λ/4光纤推迟环组成,结构如图1-3所示。λ/4光纤推迟环各自可旋转任意角度,当偏振光信号在其中传输时,通过旋转4个推迟环的快慢轴相对位置,从而获得需要的偏振光。 主要技术指标不同类型的偏振控制器其要求的技术指标略有不同,对于以上两种通信波段内常用的偏振控制器主要包括以下技术指标:波长范围、最大输入功率、插入损耗、插入损耗随波片(或光纤环)转动变化、插入损耗随波长变化、端口回损、消光比、偏振态调整准确度、偏振态调整分辨力、偏振态调整重复性、角度调整准确度、角度调整重复性等。下面根据常见的几种偏振控制器,对几个比较重要的技术指标进行简单介绍。波长范围与波片或光纤环的材料有关,一般波片的相位推迟随波长的变化比光纤环的要大,因此波片型偏振控制器波长范围比光纤环的要小,在允许的偏振态调整误差范围内,波片型偏振控制器波长范围约几十纳米,而光纤环型可达到几百纳米,当然使用软件补偿技术可以扩大波长范围。最大输出功率一般是考虑到材料的承受能力,一般在+10dBm~+23dBm之间。插入损耗一般小于2.0dB,其随波片(或光纤环)转动变化小于0.05dB,随波长变化小于0.2dB。FC/PC接头回损一般大于35dB,FC/APC接头回损一般大于55dB。偏振态调整准确度、偏振态调整分辨力、偏振态调整重复性、角度调整准确度、角度调整重复性是偏振控制重要的技术指标,它们与控制波片(或光纤环)转动的电机关系密切,因此高性能的偏振控制器离不开高性能的步进电机,性能较好的偏振控制器偏振态调整分辨力优于0.36°。 [1] 主要应用光偏振控制器广泛应用于光信号的偏振特性分析,光器件如耦合器、隔离器、波分复用器、放大器、衰减器等偏振特性的测量,偏振特性对光材料性能影响分析等方面。 |
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