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OCI1500、OLI、OCI-V分別測試保偏光纖快慢軸時延差的一致性

更新時間:2023-03-09 點擊量:1325

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際上是兩個相互正交的偏振基模,當為理想光纖時傳輸?shù)幕J莾蓚€相互正交的二重簡并態(tài),而實際拉制中光纖會出現(xiàn)不可避免的缺陷,這種缺陷會破壞二重簡并態(tài)導致傳輸光的偏振態(tài)發(fā)生改變,且隨著光纖長度增長這種效應會越來越明顯,這時應采用保偏光纖。


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


目前市場上應用最多的是“熊貓"型保偏光纖(如圖1所示),它是以應力雙折射為主的高雙折射光纖結構,通過摻硼層的線應力經(jīng)過光彈效應轉換為折射率差,從而引起很高的雙折射。


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圖1. 熊貓保偏光纖結構


而保偏光纖是有兩個主要的傳輸軸,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量快慢軸時延差?本文我們將使用OCI、OCI-V和OLI測量保偏光纖快慢軸時延差,用三臺儀器對同一保偏光纖進行測試,再對比三者測試結果的區(qū)別。

OCI1500、OLI、OCI-V測試論證

①采用高分辨光學鏈路診斷儀OCI1500測量1m長的熊貓保偏光纖快慢軸時延差,設置空間分辨率為10μm,測量結果如圖3所示。由于快慢軸傳輸光的速度不同,光從起點到光纖尾端的時間會不同,在測試結果上表現(xiàn)為兩個峰值。

測得快慢軸距離差為0.0003m,折射率為1.468200,根據(jù) 時延計算公式可計算出快慢軸的實際時延為t=(0.0003*1.468200)/3*10^8=1.47ps。

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圖3. OCI1500測試時延


采用低成本光學鏈路診斷儀OLI測量1m長的熊貓保偏光纖快慢軸時延差,測量結果如圖4所示。

測得快慢軸距離差為0.000289m,折射率為1.468200,根據(jù)時延計算公式可計算出快慢軸的實際時延為t=(0.000289*1.468200)/3*10^8=1.42ps。

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圖4. OLI測試時延


采用光矢量分析儀(OCI-V)測量1m長的熊貓保偏光纖快慢軸時延差,測量結果如圖5所示。

測得的時延差可以直接從圖中讀出為1.425ps,且隨著波長的增大,保偏光纖快慢軸的時延會略微增大。

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圖5. OCI-V測試時延


以上顯示OCI1500、OLI與OCI-V的測試結果最大僅差0.05ps,這說明三臺儀器測量結果一致性很高。


因此,使用OCI1500、OCI-V和OLI均能高精度地測試出保偏光纖快慢軸時延差,并且OCI1500和OLI在測試結果表現(xiàn)為一致,測試的保偏光纖快慢軸時延差都是掃頻波長的群時延,而OCI-V測試結果為每個波長下的保偏光纖快慢軸時延差。同時OCI1500、OCI-V和OLI三臺儀器測量結果誤差均在0.1ps以內,基本認定三臺儀器測量結果一致,且三個設備測量精度可相互印證。所以OCI1500、OCI-V和OLI對時延差的準確測量,對光纖制備、光器件制造及光通信鏈路具有非常重要的意義。


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