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光電微知識:基礎(chǔ)光學(xué)中的“偏振拍長”

2021-08-06
來源:光電資訊
關(guān)鍵詞: 偏振拍長

  偏振拍長是雙折射介質(zhì)中干涉效應(yīng)的周期。

  當(dāng)兩束不同方向的線偏振光在雙折射介質(zhì)中傳播時,它們的相位變化不同。假設(shè)每個偏振波都沿著介質(zhì)的一個主軸方向傳播,因此在傳播過程中偏振方向保持不變。

  對于具有相同頻率的單色波來說,相位延遲的差值與傳播長度L和波數(shù)差值Δk(體介質(zhì))或者傳播常數(shù)Δβ的虛部(波導(dǎo)中)成正比:

  這表明經(jīng)過整數(shù)倍的偏振拍長(或偏振拍距離)后,兩波的相位關(guān)系是不變的,偏振拍長為:

  假如兩束光初相位為0(L=0),總的偏振態(tài)是線偏振的,那么經(jīng)過四分之一偏振拍長后,相位差為π?/?2,可以得到圓偏振光。

  經(jīng)過一半拍長后,重新得到線偏振光,只是與初始方向之間夾角為90°。而經(jīng)過一整個拍長后,得到的偏振方向與初始的方向相同。

  保偏光纖的偏振拍長僅為幾厘米,甚至幾個毫米。這比將光纖彎曲成徑向?qū)ΨQ的設(shè)計得到的雙折射還要強(qiáng)。采用光子晶體光纖甚至能實現(xiàn)亞毫米的偏振拍長。強(qiáng)的雙折射造成偏振拍長較短,從而光纖對模式耦合效應(yīng)的靈敏度減小,這是由于制作過程做的瑕疵或者機(jī)械應(yīng)力引起的。

  盡管對稱設(shè)計的光纖中由于存在瑕疵以及受到機(jī)械應(yīng)力而產(chǎn)生雙折射,但是光纖并沒有準(zhǔn)確的偏振拍長,甚至沒有一個準(zhǔn)確的偏振軸。

  測量光纖中的偏振拍長

  可以采用多種方法測量光纖中的偏振拍長。由于很難直接檢測光纖中的光,以及改變光纖長度,因此測量時光纖的長度是固定的。

  一種方法是注入線偏振的寬帶光(例如,來自于超發(fā)光光源),然后記錄光纖中透射光的光譜。光譜是振蕩的,周期為Δλ,因此可以得到偏振拍長為:

  以上方程采用了有效折射率差與波長幾乎無關(guān)的假設(shè)。

  還有一些更復(fù)雜的測量方法,例如,利用光纖非線性效應(yīng),如布里淵散射。有些可以空間上分辨光纖中的雙折射。




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