偏振消光比（PER）测量 

目录：

1，       保偏光纤介绍：双折射、快慢轴；

2，       保偏光纤的偏振消光比（PER）；

3，       偏振消光比（PER）测量-非相干光源（宽带光源）方法；

4，       偏振消光比（PER）测量-宽带光源的最小带宽；

5，       窄带 DFB 或 ITLA 激光器的 偏振消光比（PER）方法。

一，    保偏光纤介绍：双折射、快慢轴。

保偏光纤类型：

The PM fiber has：

应力：Two stress-applying parts which arepositioned on both sides of the core；

膨涨系数：A thermal expansion coefficient differentfrom the rest of the fiber。

快慢轴：

二，    保偏光纤的偏振消光比（PER）。

当光在保偏（PM）光纤中传输时，该光可等效为是两束正交线偏振光的叠加，一束光沿保偏光纤的慢轴传输，另一束沿保偏光纤的快轴传输。当保偏光纤在技术指标定义的工作范围内移动或弯曲时，这两个偏振分量的光功率理论上是守恒的。然而，当施加外部机械力或温度变化（不同材料的热膨胀不同）在保偏光纤上引入横向应力时，这两个偏振分量之间可能会发生串扰。这一串扰可用偏振消光比 PER 来定性描述， PER 定义为保偏光纤输出端这两个偏振分量的光功率之比，即：偏振消光比（PER）

三，    偏振消光比（PER）测量-非相干光源（宽带光源）方法。

众所周知，保偏光纤具有较大的双折射，这会在沿慢轴和快轴传输的两个正交线偏振分量之间引入光程差∆

（2）

其中𝜆为光源的中心波长。如果光源的相干长度小于光程差∆𝑙，则这两个偏振分量在 PM 光纤的输出端是不相干的，旋转偏振器后的光功率可以简化为：

（3）

其中 α 是慢轴与偏振方向之间的角度。从方程（3）中，我们可以知道

将方程（4）代入方程（2），我们可以将 PER 重写为

因此，当光源为宽带光源时，偏振消光比 PER 的测量可以简化为测量在偏振器旋转过程中光学功率的最大值和最小值之间的比率。

四，    偏振消光比（PER）测量-宽带光源的最小带宽。

正如在第 1 节讨论的那样，光源的相干长度𝐿c应该短于保偏光纤引入的光程差Δ𝑙。𝐿c可以通过下式估算：

其中，λ 是光源的中心波长，Δλ 是光源的3dB光谱线宽。将方程（2）和（6）代入Δ𝑙 > 𝐿c，可以得到以下关系：

为了方便起见，我们在表 1 中列出了典型光源的相干长度与线宽之间的关系，以及表 2 中所需的最小光源线宽与拍长的关系。

五，    窄带 DFB 或 ITLA 激光器的 偏振消光比（PER）方法。

使用传统旋转偏振器方法进行 PER 测量需要短相干长度的宽带光源。 然而，在某些应用中，例如将来自

测量带 PM 尾纤的 DFB 或 ITLA 激光器的 PER

窄带宽 DFB 或 ITLA 激光器的光耦合到保偏光纤尾纤中，如上图所示，这种情况下无法选择使用短相干长度的光源进行 PER 的测量。 一般 DFB 激光器或 ITLA 激光器的相干长度都在几十米以上，远大于保偏光纤慢轴和快轴之间的光程差（见表 2）。 在这种情况下，保偏光纤输出的偏振态是椭圆形，它不仅取决于沿慢轴和快轴的两个正交线性偏振态之间的功率比，还取决于它们的相对相位差。旋转偏振器法测量的最大功率与最小功率的比值是偏振椭圆的椭圆率，它不等于沿慢轴和快轴偏振的两个偏振分量的光功率之比。 最大功率对应的角度一般不在慢轴或快轴方向。

慢轴和快轴之间的相位差δ与保偏光纤的长度l和保偏光纤的双折射率Δn相关：

其中 λ 是光源的中心波长。 当保偏光纤被加热或拉伸时，相位差δ会改变，因为加热或拉伸会导致n和l 发生变化。 因此，在加热和拉伸光纤时，输出偏振光的椭圆率和方向将发生变化，相应的 SOP 将在庞加莱球上绘制一个圆。 ER100 提供计算机软件，通过拟合计算圆的半径 R，可以推导出DFB或ITLA 激光器的偏振度，如下式所示：

上图显示了在加热或拉伸 PM 光纤时 DFB 或 ITLA 激光器的偏振度测量结果。相应的输出 SOP 在 Poincare 球面上画出一个圆。

本文仅供学习参考，需要原文档请联系整理者 xiaowei.lai@opeaktech.com