技 术 专 题: 保偏光纤
什么是保偏光纤?
    保偏光纤是一种特种光纤,使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变,提高相干信噪比,以实现对物理量的高精度测量。
    概述
      保偏光纤传输线偏振光,广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中,使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变,提高相干信噪比,以实现对物理量的高精度测量。保偏光纤作为一种特种光纤,主要应用于光纤陀螺,光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统。由于光纤陀螺及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐,属于高新科技产品,而保偏光纤又是其核心部件,因而保偏光纤曾经被西方发达国家列入对我禁运的清单。现在国内部分光纤生产公司已能生产。

  保偏光纤在拉制过程中,由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降,即当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时,部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴,最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降. 这种缺陷就是影响光纤内的双折射效应. 保偏光纤中,双折射效应越弱,光波长越短,保持传输光偏振态越好。

  普通光纤就算制造得再对称,在实际应用中也会受到机械应力变得不对称,产生双折射现象,因此光的偏振态在普通光纤中传输的时候就会毫无规律地变化。主要的影响因素有波长、弯曲度、温度等。

  保偏光纤可以解决偏振态变化的问题,但它并不能消除光纤中的双折射现象,反而是在通过光纤几何尺寸上的设计,产生更强烈的双折射效应,来消除应力对入射光偏振态的影响。

  所以保偏光纤一般是应用在对偏振态比较敏感的应用中,如干涉仪,或是激光器,或是用在光源与外调制器之间的连接中等等。

应用及发展方向
      保偏光纤在今后几年内将有较大的市场需求。随着世界新技术的飞速发展和新产品的不断开发 ,保偏光纤将沿着以下几个方向发展:

  (1)采用光子晶体光纤新技术制造新型的高性能保偏光纤 ;

  (2)开发温度适应性保偏光纤 ,以适应航空航天等领域环境的要求;

  (3)开发出各种掺稀土保偏光纤 ,满足光放大器等器件应用的需求;

  (4)开发氟化物保偏光纤 ,促进纤维光学干涉技术在红外天文学技术领域的发展;

  (5)低衰减保偏光纤 :随着单模光纤技术的不断完善 ,损耗、 材料色散和波导 色散已经不再是影响光纤通信的主要因素 ,单模光纤的偏振模色散( PMD) 逐渐成为限制光纤通信质量的最严重的瓶颈 ,在10 Gbit / s及以上的高 速光纤通信系统中表现尤为突出。为了解决 PMD 带来传输系统性能恶化的 问题 ,一般都采取了对 PMD 进行补偿的解决方案 ,但是PMD对温度等环 境条件、 以及光源波长的轻微扰动都非常敏感 ,会随时间发生随机变化 , 这些都给光纤通信系统的 PMD 补偿带来困难。 如果低衰减的保偏光纤能够研制成功 ,将为高速传输系统中的 PMD问题的解决提供新的解决方案;

  (6)利用克尔效应和法拉第旋光效应制造偏振光器件。
    

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