保偏光纖由于纖芯的強(qiáng)雙折射形成快慢兩條正交軸,沿快軸偏振的光比沿慢軸偏振的光具有更小的折射率,所以傳播速度更快。
雖名保偏光纖,但這是有條件的保偏:輸入必須是線偏振光,并且偏振方向沿快軸或慢軸,輸出才能保持原偏振態(tài)。如果只是線偏振光但不沿快軸或慢軸偏振,那么輸出橢圓偏振光。而且,這種橢圓偏振態(tài)受整個(gè)光纖長度上溫度和應(yīng)力變化的影響,所以不穩(wěn)定并無法預(yù)測(cè)。
保偏光纖 vs. 波片
保偏光纖和波片都有快軸和慢軸,所以兩者有相通之處。如果線偏振光沿慢軸或快軸偏振,那么保偏光纖和波片都能保持偏振態(tài)。如果入射光在兩軸的分量都不為零,那么保偏光纖和波片都不能保持偏振態(tài)。
雖然保偏光纖和波片都是通過快慢軸的相位延遲改變偏振,但是保偏光纖也不能用作波片,因?yàn)檎麄€(gè)光纖長度上的溫度和應(yīng)力變化時(shí),保偏光纖的延遲將產(chǎn)生無法預(yù)測(cè)的波動(dòng)。
測(cè)量輸出偏振態(tài)
我們?cè)诒F饫w跳線中輸入線偏振光,偏振方向繞光軸任意旋轉(zhuǎn),然后測(cè)量輸出偏振態(tài),所有結(jié)果顯示在下圖的邦加球上,從中可以看出輸出橢圓偏振光的變化趨勢(shì)。黑色箭頭指向兩個(gè)保偏點(diǎn),即,輸入偏振方向沿快軸或慢軸時(shí)輸出保持相同線偏振的點(diǎn)。所有其它點(diǎn)表示輸入偏振方向不沿快軸或慢軸時(shí)輸出的橢圓偏振。
隨著輸入偏振方向旋轉(zhuǎn),測(cè)量數(shù)據(jù)在邦加球上畫出一條跡線。因?yàn)槊啃D(zhuǎn)一圈改變光纖溫度,在不同的溫度下得到一組不同的橢圓偏振,因此所有跡線都不重疊。但是,不管溫度如何變化,所有跡線都通過箭頭所指的兩個(gè)點(diǎn)。這恰恰說明,如果輸入線偏振方向和快軸或慢軸*平行,輸出偏振態(tài)對(duì)溫度和施加應(yīng)力的變化不敏感。
由于保偏光纖在特定偏振態(tài)下的穩(wěn)定性能,不像單模光纖一樣隨溫度或彎曲變化產(chǎn)生偏振漂移,因此保偏光纖器件能夠提供更穩(wěn)定的工作。雖然生產(chǎn)過程更為復(fù)雜,但是產(chǎn)品穩(wěn)定性是一個(gè)非常重要的加分項(xiàng)