Принцип контроллера поляризации волокна

1. Контроллер поляризации волокна.

      Контроллер поляризации волокна — это инструмент, который использует эффект двойного лучепреломления напряжения, создаваемый внешней силой, воздействующей на оптическое волокно, чтобы позволить оптическому волокну создавать эффект, аналогичный волновой пластинке λ/4 или λ/2, для изменения состояния поляризации падающего света. . В настоящее время коммерческие контроллеры поляризации можно разделить на три категории в соответствии с их техническими принципами: они состоят из нескольких волновых пластин с фиксированной задержкой и переменным углом азимута; они состоят из одной волновой пластины с регулируемой задержкой и переменным углом азимута; они состоят из нескольких волновых пластин с регулируемой задержкой и переменным углом азимута.Он состоит из волновой пластины с регулируемой задержкой и фиксированным углом азимута . Среди них контроллер поляризации, основанный на фиксированной волновой пластине с замедлением, чувствителен к длине волны, а контроллер поляризации, который использует механическое вращение для регулировки волновой пластины, имеет очень медленную скорость регулировки.В дополнение к этим присущим ограничениям, вышеупомянутые три метода: в принципе осуществимо, однако конкретные методы реализации будут напрямую определять производительность, стоимость и надежность продукта.

2. Характеристики

      1. Цельноволокнистая структура

      2. Низкие вносимые потери

      3. Широкий рабочий диапазон длин волн.

      4. Высокие возвратные потери

3. Описание

      1. Трехкольцевой контроллер поляризации.

       Типичный контроллер поляризации состоит из трех вращающихся волновых пластин. Волновая пластина λ / 2 (HWP) расположена между двумя волновыми пластинами λ / 4 (QWP). Каждая волновая пластина может вращаться относительно оптической оси вдоль оптической оси. Другое волновые пластины свободно вращаются. В этой реализации замедление волновых пластин фиксировано, но относительные углы волновых пластин являются переменными. В трехкольцевом контроллере поляризации три катушки волокна заменяют пластину замедления в свободном пространстве.Напряжение, создаваемое изгибом катушек, может вызвать эффект двойного лучепреломления, который обратно пропорционален квадрату диаметра катушки. Любую желаемую цельноволоконную волновую пластину можно получить, регулируя диаметр и количество витков волоконной катушки.

      Трехкольцевой контроллер поляризации волокна основан на эффекте двойного лучепреломления напряжения самого волокна, образуя таким образом три полноволоконные структурные волновые пластины, которые эквивалентны независимым волновым пластинам. Поскольку величина фазовой задержки, генерируемой в волокне, является функцией количества витков волокна, диаметра намотки волокна, диаметра оболочки волокна и длины волны входного света, двойное лучепреломление под напряжением вызвано петлю в волокне, а затем вручную вращает пленку петли, дополнительно осуществляя быструю регулировку вектора поляризации выходного волокна.

      Чтобы добиться преобразования входного состояния поляризации в любое состояние поляризации, используется комбинация трех колец (эквивалентных четвертьволновой пластине, полуволновой пластине и четвертьволновой пластине соответственно). Фазовую задержку, создаваемую каждым контуром, можно рассчитать по следующей формуле:

где φ — задержка фазы, a — константа двулучепреломления при напряжении (a кварцевого волокна равна 0,133) , N — количество витков волокна, d — диаметр оболочки волокна, λ — длина волны входного света, D — диаметр намотки волокна.

      На примере волокна SMF-28e входная длина волны составляет 1550 нм, диаметр оболочки волокна — 125 мкм, диаметр кольца волокна — 56 мм. Зависимость между фазовой задержкой, генерируемой каждым кольцом, и числом витков примерно равна следующее:

      Отсюда видно, что на длине волны 1550 нм количество витков оптоволокна в каждом кольце следующее:

      2. Контроллер поляризации сжатого волокна.

      Контроллер поляризации сжатого волокна использует механическое сжатие и вращение волокна для создания и регулировки двойного лучепреломления, тем самым изменяя состояние поляризации входного света. Контроллер поляризации экструдированного волокна можно адаптировать только к оптическим волокнам с трубками диаметром 900 мкм.

      Фазовое запаздывание, вызванное сжатием оптического волокна, можно рассчитать по следующей формуле

Среди них λ — входная длина волны, F — сила экструзии и d — диаметр оболочки оптического волокна. После фиксации силы экструзии состояние поляризации выходного света можно регулировать, вращая ручку.

4. Инструкция по применению

      Поскольку точность управления контроллером поляризации волокна низкая, он обычно используется для случайной генерации состояний поляризации и в основном используется в области тестирования. Дело обстоит следующим образом

      Пример. Тестирование оптоволоконных устройств: потери, зависящие от поляризации.

Рисунок 1 Принципиальная схема применения оптического тракта контроллера поляризации волокна для тестирования

      Контроллеры поляризации волокна широко используются в области тестирования волоконно-оптических устройств и в основном используются для проверки потерь устройств, связанных с поляризацией. Потери, связанные с поляризацией, то есть для одного и того же устройства, когда длина волны входного света и оптическая мощность одинаковы, потери устройств с разными состояниями поляризации будут разными.Устройство будет иметь наименьшие потери A1 в состоянии поляризации A. , в то время как он будет иметь наименьшие потери в состоянии поляризации B. Существует максимальная потеря B2, а разница между двумя потерями B2-A1 представляет собой потери устройства, связанные с поляризацией, которые представляют собой выходную стабильность устройства против изменения состояния поляризации.Чем меньше значение, тем лучше антиполяризационные характеристики устройства.