姜凌紅

摘要：光子晶體光纖由于其靈活的包層結(jié)構(gòu)，可獲得比傳統(tǒng)光纖更強(qiáng)的保偏特性，通過(guò)調(diào)節(jié)包層結(jié)構(gòu)孔間距、空氣孔直徑，或引入橢圓孔都可以獲得更高的雙折射，從而實(shí)現(xiàn)高雙折射光子晶體光纖。通過(guò)測(cè)試保偏光子晶體光纖的拍長(zhǎng)來(lái)表征了高雙折射光子晶體光纖的保偏特性，具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：光子晶體光纖;雙折射;偏振拍長(zhǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.07.101

1光子晶體光纖的模型與測(cè)試裝置

光子晶體光纖由于其靈活可調(diào)的結(jié)構(gòu)，具有傳統(tǒng)光纖無(wú)法比擬的傳輸特性。而高雙折射光子晶體光纖的保偏特性相比傳統(tǒng)保偏光纖，具有更高的高雙折射和更穩(wěn)定的偏振保持特性，在相干光纖通信系統(tǒng)、偏振相關(guān)器件以及偏振激光光源等方面具有廣泛的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)中我們選取武漢長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司提供的高雙折射PCF樣品作為研究對(duì)象，利用高倍顯微鏡可以清晰的得到光纖端面圖如圖1所示。

由于具體實(shí)驗(yàn)中雙折射的測(cè)量相對(duì)較困難，一般通過(guò)測(cè)量偏振拍長(zhǎng)來(lái)計(jì)算保偏光纖的模式雙折射。如果入射線偏振光與保偏光纖的主軸一致，則線偏振光在保偏光纖傳輸過(guò)程中保持偏振態(tài)不變;當(dāng)入射線偏振光與保偏光纖的主軸有一定的夾角，該入射線偏振光在保偏光纖的傳輸時(shí)其偏振態(tài)會(huì)發(fā)生周期性的改變。在光纖的輸入端，保偏光纖中兩個(gè)正交偏振模HEx11和HEy11相位相同。當(dāng)光纖的縱向特性不變時(shí)，兩種正交模式的以固定傳播常數(shù)差Δβ沿光纖軸向傳播。因此，當(dāng)光在光纖中傳輸一段距離L之后，兩正交模之間的相位差α=Δβ.L 隨著光在光纖傳輸距離L的改變而變化，從而使光傳播的偏振狀態(tài)隨之變化。當(dāng)兩正交模式相位差為2π時(shí)，光在光纖中的傳輸距離LB定義為保偏光纖的拍長(zhǎng)。保偏光纖偏振拍長(zhǎng)與光纖模式雙折射的關(guān)系為：

通過(guò)測(cè)量不同入射偏振態(tài)下輸出光偏振度可以間接測(cè)量高雙折PCF的偏振拍長(zhǎng)。其實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖1所示，并對(duì)待測(cè)保偏PCF建立如圖2所示的直角坐標(biāo)系。光源是型號(hào)為FPL-04TTYSU11飛秒光纖激光器，通過(guò)激光器輸出激光是性能較好的平行光，平行激光經(jīng)過(guò)起偏器之后變成了偏振性能較好的線偏振光，然后利用40倍顯微物鏡耦合到需要測(cè)量的高雙折光子晶體光纖中，耦合進(jìn)光纖的激光經(jīng)過(guò)待測(cè)光纖末端輸出，然后再利用40倍顯微鏡進(jìn)行耦合到檢偏器中，最后利用光譜儀測(cè)試偏振光。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證測(cè)量拍長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)方案的可行性以及測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性，根據(jù)所選光纖樣品顯微鏡測(cè)試端面的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的重建，利用有限元法模擬了該高雙折射PCF的雙折射隨波長(zhǎng)的變化規(guī)律，其數(shù)值結(jié)果如圖4所示。根據(jù)模擬結(jié)果顯示，所選高雙折射PCF樣品在波長(zhǎng)632.8 nm和1550 nm處雙折射值分別為5.9×10-5和0.5×10-3，且在波長(zhǎng)0.6到2

SymbolmA@m內(nèi)保證了單模傳輸。而實(shí)驗(yàn)測(cè)試的兩波長(zhǎng)632.8 nm和1550 nm處拍長(zhǎng)分別為12.07mm和4.03mm，即其兩波長(zhǎng)處雙折射分別為5.2×10-5和0.4×10-3。因此，通過(guò)測(cè)量偏振度與入射偏振角關(guān)系測(cè)量光纖的拍長(zhǎng)是可行的。

3結(jié)論

文中選擇了一種高雙折熊貓孔光子晶體光纖，利用飛秒激光器、起偏器、檢偏器、顯微物鏡以及光譜儀搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)高雙折射光子晶體光纖的拍長(zhǎng)進(jìn)行了測(cè)量，為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性，并對(duì)該結(jié)構(gòu)高雙折射光子晶體光纖的進(jìn)行建模，利用有限元法模擬了該高雙折射PCF的雙折射隨波長(zhǎng)的變化規(guī)律，計(jì)算出不同中心波長(zhǎng)處測(cè)量的拍長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的雙折射值與理論模擬出的相應(yīng)高雙折射得到很好的一致性。

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