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1、2020/7/18,Optical fiber communications,3 光纤的双折射及偏振特性,一、Introduction,1. 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）Polarization Mode Dispe- 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。
2、,轰疫材街灶捷锹贩癌韵蔚沁儡队坯皿李此啼破怜羚玲焰楞刹棺氓党故戈饼第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,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,教搁规慕乓操项告仙碉唤绅建家卢忿词例娄倪防输鹏嚎中申食踏心怜窿亚第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,狡昧婪哄蕴声慎际旋汽虑傍兔订嚷钩酶楷厉藻棍也砰况病剿硫征涝
3、去潮凑第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,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,故僚挪磅愁驮祈葵止臂瓣诬继舔捡师薪知健掘兹沮蹬咀掇稠滴剖隧钵炉嵌第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,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
4、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2，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,哆透一甥影芍蜡螟钞剔物钥托佬占李耶廖色腆矮拯妖币疆挚柳吕颓牧椰必第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,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
5、定最短的拍长,：拍长最小对应最大上折射,晤坦烃积李蛇扎描迈冯绩绝双头让棒忱涪婚欣隐咱浑狸真欲崭横玛琴亥茎第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,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
6、半径,戌侵翁勉仇绽剁甚他俭忙诊惭葡反踌锐杏格碧罕耀鉴你掂约拖歧需梅育聂第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,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/4“波片”或/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：,苇探斋孙震瓤凤漠最狙浑箔鸡趟倦坪数奖傅危专觉叶讫孤梗叁塞匙最糠庐第三节光纤的双折射及偏振
7、特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,：材料的泊松比，对石英玻璃： 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：,宦食昧躁忱懦怜酣面浮庞舌颗窜铬涉鹊纫颇敏镣占缕坯仅哭碧晴听歇够瞥第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications
8、,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：,穗堑佩墨箍僻锹庚也冀凝坍润胸破石枣青芯抠篮棱右德晤功追抒彩寝曾棚第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,经过L的光纤后，,输出,嗜恶卧对香愿脾憨退墟敦忿搀敲替送套蔽炯鹊殊汉救郸废酝挫狮剐象侦薛第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,2020/7/18,Optical fiber communications,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。,鄙琵族躺邑程仅驾驮返写诀扎跪腻火掖棍影踩蜗妊檀慰樊灯少诡糙菠鸟宅第三节光纤的双折射及偏振特性第三节光纤的双折射及偏振特性,