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OCI1500、OLI、OCI-V分別測(cè)試保偏光纖快慢軸時(shí)延差的一致性

來(lái)源:武漢東隆科技有限公司   2023年03月09日 15:37  

在各種光纖干涉儀器中,要想得到最大的相干效率,就需要光纖傳播光的偏振態(tài)十分穩(wěn)定。一般光在單模光纖中傳輸實(shí)際上是兩個(gè)相互正交的偏振基模,當(dāng)為理想光纖時(shí)傳輸?shù)幕J莾蓚€(gè)相互正交的二重簡(jiǎn)并態(tài),而實(shí)際拉制中光纖會(huì)出現(xiàn)不可避免的缺陷,這種缺陷會(huì)破壞二重簡(jiǎn)并態(tài)導(dǎo)致傳輸光的偏振態(tài)發(fā)生改變,且隨著光纖長(zhǎng)度增長(zhǎng)這種效應(yīng)會(huì)越來(lái)越明顯,這時(shí)應(yīng)采用保偏光纖。


保偏光纖就是保持光纖中基模的偏振態(tài),最常見(jiàn)的是人為的在光纖中引入很大的雙折射,使兩個(gè)基模的傳播常數(shù)相差很大,這樣兩個(gè)基模就不易發(fā)生耦合實(shí)現(xiàn)保偏。


目前市場(chǎng)上應(yīng)用最多的是“熊貓”型保偏光纖(如圖1所示),它是以應(yīng)力雙折射為主的高雙折射光纖結(jié)構(gòu),通過(guò)摻硼層的線應(yīng)力經(jīng)過(guò)光彈效應(yīng)轉(zhuǎn)換為折射率差,從而引起很高的雙折射。


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圖1. 熊貓保偏光纖結(jié)構(gòu)


而保偏光纖是有兩個(gè)主要的傳輸軸,分別稱為光纖的快軸慢軸(如圖2所示),其中快軸折射率小、光傳輸速度快,慢軸折射率大、光傳輸速度慢。

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圖2. 快慢軸示意圖


如何在光纖制備、光器件制造及光通信鏈路精確測(cè)量快慢軸時(shí)延差?本文我們將使用OCI、OCI-V和OLI測(cè)量保偏光纖快慢軸時(shí)延差,用三臺(tái)儀器對(duì)同一保偏光纖進(jìn)行測(cè)試,再對(duì)比三者測(cè)試結(jié)果的區(qū)別。

OCI1500、OLI、OCI-V測(cè)試論證

①采用高分辨光學(xué)鏈路診斷儀OCI1500測(cè)量1m長(zhǎng)的熊貓保偏光纖快慢軸時(shí)延差,設(shè)置空間分辨率為10μm,測(cè)量結(jié)果如圖3所示。由于快慢軸傳輸光的速度不同,光從起點(diǎn)到光纖尾端的時(shí)間會(huì)不同,在測(cè)試結(jié)果上表現(xiàn)為兩個(gè)峰值。

測(cè)得快慢軸距離差為0.0003m,折射率為1.468200,根據(jù) 時(shí)延計(jì)算公式{t=(s*n)/c}可計(jì)算出快慢軸的實(shí)際時(shí)延為t=(0.0003*1.468200)/3*10^8=1.47ps。

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圖3. OCI1500測(cè)試時(shí)延


采用低成本光學(xué)鏈路診斷儀OLI測(cè)量1m長(zhǎng)的熊貓保偏光纖快慢軸時(shí)延差,測(cè)量結(jié)果如圖4所示。

測(cè)得快慢軸距離差為0.000289m,折射率為1.468200,根據(jù)時(shí)延計(jì)算公式{t=(s*n)/c}可計(jì)算出快慢軸的實(shí)際時(shí)延為t=(0.000289*1.468200)/3*10^8=1.42ps。

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圖4. OLI測(cè)試時(shí)延


采用光矢量分析儀(OCI-V)測(cè)量1m長(zhǎng)的熊貓保偏光纖快慢軸時(shí)延差,測(cè)量結(jié)果如圖5所示。

測(cè)得的時(shí)延差可以直接從圖中讀出為1.425ps,且隨著波長(zhǎng)的增大,保偏光纖快慢軸的時(shí)延會(huì)略微增大。

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圖5. OCI-V測(cè)試時(shí)延


以上顯示OCI1500、OLI與OCI-V的測(cè)試結(jié)果最大僅差0.05ps,這說(shuō)明三臺(tái)儀器測(cè)量結(jié)果一致性很高。


因此,使用OCI1500、OCI-V和OLI均能高精度地測(cè)試出保偏光纖快慢軸時(shí)延差,并且OCI1500和OLI在測(cè)試結(jié)果表現(xiàn)為一致,測(cè)試的保偏光纖快慢軸時(shí)延差都是掃頻波長(zhǎng)的群時(shí)延,而OCI-V測(cè)試結(jié)果為每個(gè)波長(zhǎng)下的保偏光纖快慢軸時(shí)延差。同時(shí)OCI1500、OCI-V和OLI三臺(tái)儀器測(cè)量結(jié)果誤差均在0.1ps以內(nèi),基本認(rèn)定三臺(tái)儀器測(cè)量結(jié)果一致,且三個(gè)設(shè)備測(cè)量精度可相互印證。所以O(shè)CI1500、OCI-V和OLI對(duì)時(shí)延差的準(zhǔn)確測(cè)量,對(duì)光纖制備、光器件制造及光通信鏈路具有非常重要的意義。


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