光纖的雙折射及偏振特性一、Introduction1.SMF實際上有兩個簡并模：實際光纖并不完善（光纖芯子的橢圓變形，光纖內(nèi)部的殘余應(yīng)力），兩個模式并不簡并，縱向相位常數(shù)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(tài)沿光纖軸向變化：光纖輸出偏振態(tài)的不穩(wěn)定性。雙折射：線、圓、橢圓線雙折射：，應(yīng)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(shù)。2025/6/1Opticalfibercommunications是由兩個旋轉(zhuǎn)方向不同的光分成的。Faraday磁光效應(yīng)，光纖的扭轉(zhuǎn)。橢圓雙折射：當(dāng)線和圓同時存在時，形成橢圓雙折射。幅度比相位差2025/6/1Opticalfibercommunications2025/6/1Opticalfibercommunications二、線雙折射A.參數(shù)：1、線雙折射率：2、歸一化雙折射B：：真空總的波數(shù)模的等效折射率指數(shù)：等效折射率指數(shù)差2025/6/1Opticalfibercommunications3、拍長：由于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(tài)沿光纖周期性變化。偏振態(tài)完成一個周期變化的光纖長度，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(yuǎn)小于某種外界干擾的長度周期，它就可抵御這種干擾而有保持偏振狀態(tài)的能力。4、消光比和功率耦合系數(shù)。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(fā)x方向的線偏振模，其功率為在光纖的輸出端出現(xiàn)了y方向的線偏振模，其功率為，由于耦合，消光比和功率耦合系數(shù)h來表示這一對正交線偏振模的耦2025/6/1Opticalfibercommunications合作用：L：光纖長度；h：耦合系數(shù)；這兩參數(shù)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(yīng)最大上折射2025/6/1Opticalfibercommunications例：％。B.應(yīng)力雙折射光纖中的應(yīng)力雙折射是由于光彈效應(yīng)引起的，光纖材料本身是各向同性的介質(zhì)。因而不同方向的電場分量所遇到的折射指數(shù)相同，設(shè)為n。當(dāng)光纖受力時，引起了彈性形變，通過光彈效應(yīng)該形變可引起折射指數(shù)的變化，使材料變?yōu)楦飨虍愋裕瑥亩尸F(xiàn)出雙折射。1.光纖彎曲ARayx2.光纖側(cè)向受壓力xyFA：光纖外徑R：曲率半徑2025/6/1Opticalfibercommunications線雙折射：P：彈光子數(shù)，二階張量對石英玻璃彎曲光纖相當(dāng)于一線延遲器。適當(dāng)選取曲率半徑R和彎曲光纖的圈數(shù)可做成光纖型的λ/4“波片”或λ/2“波片”。這可以用來構(gòu)成光纖型偏振控制器。2.光纖側(cè)向受壓力設(shè)單位長度所加壓力為F，則應(yīng)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：2025/6/1Opticalfibercommunicationsμ：材料的泊松比，對石英玻璃：μ＝0.6光纖的側(cè)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于存在雙折射，單模光纖中基模的相位常數(shù)不同，從而引進(jìn)偏振色散，設(shè)這兩個模式傳輸單位長度所用的時間各為，于是單位長度上產(chǎn)生的時延差為:等效折射指數(shù)：故：2025/6/1Opticalfibercommunications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(shù)，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(shù)1、光纖的圓雙折射率左右旋圓偏振光的相位常數(shù)。2、歸一化雙折射率B.圓雙折射對偏振態(tài)的影響1、線偏振光通過圓雙折射光纖后仍為線偏振光，但其方向旋轉(zhuǎn)了Ω角度，這種光纖的作用相當(dāng)于一個旋光器。以x方向的線偏振為例：輸入光：2025/6/1Opticalfibercommunications經(jīng)過L的光纖后，輸出2025/6/1Opticalfibercommunications2、旋光率：單位長度上旋過的角度HW11、平板波導(dǎo)