拍长是表征保偏光纤产品性能的重要指标, 近年来随着保偏光纤在光纤通信和光纤传感等领域的广泛应用, 对拍长的高精度测量十分重要。基于白光干涉技术研制了保偏光纤拍长测量装置, 通过测量保偏光纤上两个应力点之间的几何长度和对应耦合点之间的光学长度来计算拍长。几何长度采用激光干涉仪进行精确测量, 光学长度是通过采用Hilbert变换和多项式拟合提取白光干涉包络信号, 精确定位耦合点的峰值位置, 使用稳频激光干涉技术进行测量。实验测量结果和不确定度分析表明, 保偏光纤拍长测量装置的测量重复性优于4 μm, 测量不确定度为20 μm(k=2)。
保偏光纤 白光干涉 拍长 稳频干涉 polarization maintaining fiber white light interferometry beat length frequency stabilization interferometry
为了测试保偏光纤环的偏振耦合分布及绕环光纤拍长,采用白光干涉仪对光纤环进行测试。一方面,通过测试获得了光纤环的偏振耦合分布,有利于研究影响光纤环保偏能力的主要外部因素。另一方面,通过识别光纤环两端尾纤与白光干涉仪两个熔点产生的偏振耦合干涉峰,获得了沿绕环光纤两正交偏振主轴传输的光信号的光程差,进而计算出了绕环光纤的拍长。实验表明,0.13°以上的角度对轴误差均可被有效识别。证明了采用白光干涉仪通过一次测量同时测得光纤环偏振耦合分布和绕环光纤拍长的可行性。该研究为保偏光纤环偏振特性的全面表征提供了一种简单有效的方法。
光纤光学 保偏光纤环 白光干涉仪 偏振耦合分布 拍长 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230602
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
对保偏光纤中基于布里渊动态光栅的温度和应变的传感机制进行了探索.从保偏光纤两正交偏振轴的传输特性出发, 分别研究了布里渊动态光栅的波长、波长差以及拍长与温度和应变的关系.研究结果表明, 波长的对数与光纤温度近似成线性关系, 波长的相对变化量与光纤应变成线性关系; 两轴波长差、拍长的倒数与温度和应变近似成线性关系.本文研究结果为基于布里渊动态光栅的保偏光纤分布式温度和应变的传感指明了潜在的研究方向.
保偏光纤 温度和应变 传感机制 波长 波长差 拍长 Polarization-maintaining fiber Temperature and strain Sensing mechanism Wavelength Difference in wavelength Beat length
1 哈尔滨工程大学自动化学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 东北电力大学自动化工程学院, 吉林 吉林 132012
提出了一种具有良好保偏(PM)特性的空芯带隙光子晶体光纤(PBF)结构，利用全矢量有限元方法(FEM)对光纤有效折射率、拍长及限制损耗特性受温度波动的影响进行了研究。研究结果表明，在1.55 μm 波长处，该PBF 的双折射高达6.19×10-3，拍长不超过0.25 mm；PBF 拍长对温度波动不敏感，拍长温度敏感系数低于2.86×10-8 m/℃，比常规的熊猫保偏光纤低两个数量级；光纤损耗对温度波动较为敏感，两正交偏振态限制损耗会随温度提高而增大。这种具有极低拍长温度敏感系数的PM-PBF 可以有效降低谐振式光纤陀螺(RFOG)中热致偏振不稳定带来的误差，在RFOG、光纤通讯、光纤传感等领域具有重要的应用价值。
光纤光学 保偏空芯带隙光子晶体光纤 全矢量有限元法 热致偏振串扰 超低拍长温度敏感性
广西科技大学电气与信息工程学院，广西 柳州 545006
为降低偏振拍长对波长变化的敏感性，扩大多孔光纤偏振器件的工作带宽，针对一种包层空气孔呈圆形阵列分布的多孔光纤，应用全矢量有限差分光束传播法分析了不同参数的包层结构对偏振拍长及其相对变化率的影响，通过横向伸缩形变在包层中引入特定的非对称结构，这种方法不仅有效降低了偏振拍长的波长敏感性，而且偏振拍长对这些特定包层结构参数的误差微扰不敏感，在1.2~1.7 mm 波长范围内，偏振拍长的相对变化率小于±4%，工作带宽达到500 nm，同时包层结构几何参数的误差容限达到0.1 mm 量级，较好地兼顾了偏振拍长的宽带稳定性与多孔光纤工艺制作可行性。
光纤光学 多孔光纤 模式双折射 偏振拍长 横向形变 波长敏感性 激光与光电子学进展
2014, 51(6): 060606
1 上海大学 特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，上海 200072
2 广西科技大学 电气与信息工程学院，广西柳州 545006
为制作宽带稳定的光纤偏振控制器件，提出了一种具有宽带稳定偏振拍长的多孔光纤模型.该模型通过调节纤芯附近一对特殊气孔和本底气孔的大小、形状以及气孔的间距，在包层中引入特定非对称结构.由于多孔光纤的偏振拍长对这些特定的非对称结构参量的误差扰动不敏感，而利用这些特定非对称结构产生的具有不同变化趋势的双折射相互补偿可以抑制双折射的非线性变化，因此不仅能有效降低偏振拍长的波长敏感性，而且能够同时降低偏振拍长对包层结构参量误差的敏感性.研究结果表明：以偏振拍长的相对变化率小于±4%为限，在1 550 nm波长窗口附近工作带宽达到200 nm，同时包层结构几何参量的误差容限达到0.1 μm量级，为实际拉制具有宽带稳定偏振拍长的多孔光纤提供了较为可行的工艺结构参量.
光纤通信 光纤光学 光束传播法 多孔光纤 模式双折射 偏振拍长 波长敏感性 波片 偏振控制 Fiber communication Fiber optics Beam propagation method Holey fiber Modal birefringence Polarization beat length Wavelength sensitivity Wave plate Polarization control
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
提出了一种基于波长调制的低双折射光纤拍长测试方法。测试方法采用波长调制的方式进行拍长测试，应用相位检测技术提高信号精度，采用相位补偿手段保证较高检测灵敏度。测试光路包括放大自发辐射(ASE)光源、法布里-珀罗可调谐滤波器、两个起偏器、待测光纤及相位补偿片。通过对线保偏光纤和普通单模光纤进行重复实验，对测试装置进行了实验验证。本方法结构简单，对器件性能要求不高；对光纤长度及结构无特殊要求，适用范围广；拍长测量范围达到20 m，测试误差小于1%。
光纤光学 拍长 波长调制 低双折射光纤 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 030601
1 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
2 广西科技大学电气与信息工程学院, 广西 柳州 545006
为降低双折射多孔光纤偏振拍长的波长敏感性，制作宽带稳定的光纤偏振器件，提出一种包层空气孔呈矩形阵列分布的多孔光纤包层结构设计方案，在包层中引入具有不同双折射变化趋势的非对称性结构，采用全矢量波束传播法并考虑熔融石英的材料色散，计算分析了不同结构参数对偏振拍长稳定性的影响。研究结果表明，这种多孔光纤的包层结构降低了偏振拍长的波长敏感性，在1.26～1.60 [μm]波长范围内，偏振拍长的相对变化率小于±4%，达到制作光纤波片的宽带稳定性能要求；同时，优化后包层结构的几何参数具有较大的误差容限，进一步降低了制作工艺的难度。
光纤光学 多孔光纤 模式双折射 偏振拍长 波长敏感性 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 020603
广西科技大学电气与信息工程学院, 广西 柳州 545006
针对菱形晶格多孔光纤，应用全矢量有限差分光束传播法分析了纤芯附近一对特殊气孔、本底气孔以及对角线上的气孔间距对偏振拍长波长敏感性的影响，初步得出包层结构的优化参数，再通过横向伸缩形变引入两种新的非对称结构，进一步抑制多孔光纤原有双折射随波长的非线性变化，在降低偏振拍长波长敏感性的同时包层结构的几何参数也获得了较大的误差容限，结果表明，偏振拍长的中值为132.5 mm，在波长1.2～1.7 μm范围内，相对变化率小于±4%，同时优化后包层结构的几何参数误差容限大于0.1 μm，为制作多孔光纤宽带消色差波片提供了较为可行的工艺参数。
光纤光学 多孔光纤 模式双折射 偏振拍长 横向形变 波长敏感性 中国激光
2013, 40(s1): s105002
