偏振消光比（PER）測(cè)量
目錄：
1， 保偏光纖介紹：雙折射、快慢軸；
2， 保偏光纖的偏振消光比（PER）；
3， 偏振消光比（PER）測(cè)量-非相干光源（寬帶光源）方法；
4， 偏振消光比（PER）測(cè)量-寬帶光源的最小帶寬；
5， 窄帶 DFB 或 ITLA 激光器的 偏振消光比（PER）方法。
一， 保偏光纖介紹：雙折射、快慢軸。
保偏光纖類(lèi)型：
The PM fiber has：
應(yīng)力：Two stress-applying parts which arepositioned on both sides of the core；
膨漲系數(shù)：A thermal expansion coefficient differentfrom the rest of the fiber。
快慢軸：
二， 保偏光纖的偏振消光比（PER）。
當(dāng)光在保偏（PM）光纖中傳輸時(shí)，該光可等效為是兩束正交線偏振光的疊加，一束光沿保偏光纖的慢軸傳輸，另一束沿保偏光纖的快軸傳輸。當(dāng)保偏光纖在技術(shù)指標(biāo)定義的工作范圍內(nèi)移動(dòng)或彎曲時(shí)，這兩個(gè)偏振分量的光功率理論上是守恒的。然而，當(dāng)施加外部機(jī)械力或溫度變化（不同材料的熱膨脹不同）在保偏光纖上引入橫向應(yīng)力時(shí)，這兩個(gè)偏振分量之間可能會(huì)發(fā)生串?dāng)_。這一串?dāng)_可用偏振消光比 PER 來(lái)定性描述， PER 定義為保偏光纖輸出端這兩個(gè)偏振分量的光功率之比，即：偏振消光比（PER）
三， 偏振消光比（PER）測(cè)量-非相干光源（寬帶光源）方法。
眾所周知，保偏光纖具有較大的雙折射，這會(huì)在沿慢軸和快軸傳輸?shù)膬蓚€(gè)正交線偏振分量之間引入光程差?
（2）
其中??為光源的中心波長(zhǎng)。如果光源的相干長(zhǎng)度小于光程差???，則這兩個(gè)偏振分量在 PM 光纖的輸出端是不相干的，旋轉(zhuǎn)偏振器后的光功率可以簡(jiǎn)化為：
（3）
其中 α 是慢軸與偏振方向之間的角度。從方程（3）中，我們可以知道
將方程（4）代入方程（2），我們可以將 PER 重寫(xiě)為
因此，當(dāng)光源為寬帶光源時(shí)，偏振消光比 PER 的測(cè)量可以簡(jiǎn)化為測(cè)量在偏振器旋轉(zhuǎn)過(guò)程中光學(xué)功率的最大值和最小值之間的比率。
四， 偏振消光比（PER）測(cè)量-寬帶光源的最小帶寬。
正如在第 1 節(jié)討論的那樣，光源的相干長(zhǎng)度??c應(yīng)該短于保偏光纖引入的光程差Δ??。??c可以通過(guò)下式估算：
其中，λ 是光源的中心波長(zhǎng)，Δλ 是光源的3dB光譜線寬。將方程（2）和（6）代入Δ?? > ??c，可以得到以下關(guān)系：
為了方便起見(jiàn)，我們?cè)诒?1 中列出了典型光源的相干長(zhǎng)度與線寬之間的關(guān)系，以及表 2 中所需的最小光源線寬與拍長(zhǎng)的關(guān)系。
五， 窄帶 DFB 或 ITLA 激光器的 偏振消光比（PER）方法。
使用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)偏振器方法進(jìn)行 PER 測(cè)量需要短相干長(zhǎng)度的寬帶光源。 然而，在某些應(yīng)用中，例如將來(lái)自
測(cè)量帶 PM 尾纖的 DFB 或 ITLA 激光器的 PER
窄帶寬 DFB 或 ITLA 激光器的光耦合到保偏光纖尾纖中，如上圖所示，這種情況下無(wú)法選擇使用短相干長(zhǎng)度的光源進(jìn)行 PER 的測(cè)量。 一般 DFB 激光器或 ITLA 激光器的相干長(zhǎng)度都在幾十米以上，遠(yuǎn)大于保偏光纖慢軸和快軸之間的光程差（見(jiàn)表 2）。 在這種情況下，保偏光纖輸出的偏振態(tài)是橢圓形，它不僅取決于沿慢軸和快軸的兩個(gè)正交線性偏振態(tài)之間的功率比，還取決于它們的相對(duì)相位差。旋轉(zhuǎn)偏振器法測(cè)量的最大功率與最小功率的比值是偏振橢圓的橢圓率，它不等于沿慢軸和快軸偏振的兩個(gè)偏振分量的光功率之比。 最大功率對(duì)應(yīng)的角度一般不在慢軸或快軸方向。
慢軸和快軸之間的相位差δ與保偏光纖的長(zhǎng)度l和保偏光纖的雙折射率Δn相關(guān)：
其中 λ 是光源的中心波長(zhǎng)。 當(dāng)保偏光纖被加熱或拉伸時(shí)，相位差δ會(huì)改變，因?yàn)榧訜峄蚶鞎?huì)導(dǎo)致n和l 發(fā)生變化。 因此，在加熱和拉伸光纖時(shí)，輸出偏振光的橢圓率和方向?qū)l(fā)生變化，相應(yīng)的 SOP 將在龐加萊球上繪制一個(gè)圓。 ER100 提供計(jì)算機(jī)軟件，通過(guò)擬合計(jì)算圓的半徑 R，可以推導(dǎo)出DFB或ITLA 激光器的偏振度，如下式所示：
上圖顯示了在加熱或拉伸 PM 光纖時(shí) DFB 或 ITLA 激光器的偏振度測(cè)量結(jié)果。相應(yīng)的輸出 SOP 在 Poincare 球面上畫(huà)出一個(gè)圓。
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