Optical fiber communication 53光纤的双折射及偏振特性 12021/2/19 Introduction SMF实际上有两个简并模:LP1,L 2.实际光纤并不完善(光纤芯子的椭圆变形,光纤内部 的残余应力),两个模式并不简并,纵向相位常数β略有 不同。 3由偏振模色散引起的典型的群时延是0.5ps/km(对短距 离光纤)。 4,群速不同:偏振色散(PMD) Polarization Mode Dispe- rsion 光的偏振态沿光纤轴向变化:光纤输出偏振态的不稳定 性。 5.双折射:线、圆、椭圆 线双折射:β≠B,,应力变形 圆双折射:光纤对左旋和右旋偏振光有不同的相位常数
1-1 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications §3 光纤的双折射及偏振特性 一、Introduction 1. SMF实际上有两个简并模： y x LP01 LP01 , 2. 实际光纤并不完善（光纤芯子的椭圆变形，光纤内部 的残余应力），两个模式并不简并，纵向相位常数β略有 不同。 3.由偏振模色散引起的典型的群时延是0.5ps/km（对短距 离光纤）。 4.群速不同：偏振色散（PMD）Polarization Mode Dispersion。 光的偏振态沿光纤轴向变化：光纤输出偏振态的不稳定 性。 5. 双折射：线、圆、椭圆 线双折射： x y ，应力变形。 圆双折射：光纤对左旋和右旋偏振光有不同的相位常数
Optical fiber communication 22021/2/19 HE1是由两个旋转方向不同的光分成的。 Faraday磁光效应,光纤的扭转 椭圆双折射:当线和圆同时存在时,形成椭圆双折射。 EE E=Ero cos(at+2) E,= Ev coS(Ot+ B,2) 幅度比R=E0/E3o 相位差=-=(B,-B)2 E LEI Ero exp j(at+B2) E Evo exp j(at+Bv= E Re xp(J )
1-2 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications HE11 是由两个旋转方向不同的光分成的。 Faraday 磁光效应，光纤的扭转。 椭圆双折射：当线和圆同时存在时，形成椭圆双折射。 cos( ) cos( ) , 0 0 E E t z E E t z E E y y y x x x x y = + = + 幅度比 0 0 / R = Ey Ex 相位差 z y x y x = − = ( − ) = + + = = Re ( ) 1 exp ( ) exp ( ) 0 0 x p j E E j t z E j t z E E E x y y x x y x
Optical fiber communication 32021/2/19 0<< <d<丌 p=0 丌<<-丌 p=丌 p==丌 丌<<2兀
1 - 3 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications = 0 23 = 2 = = 2 0 2 23 2 23
Optical fiber communication 二、线双折射 42021/2/19 参数: 1、线双折射率:△B=B3-B E=Ei+Evj=Eo exp jar o(Ur/a(ejBi+e-18, J(Ur/a Er=Eo exp j(at-B E,= Eo exp i(ot-B,)o(or/a △B,B1-B 2、归一化双折射B:B =n.-n.=△n k:真空总的波数n:等效折射率指数差 n.n.: LPLP模的等效折射率指数
1-4 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 二、线双折射 A. 参数： 1、线双折射率： L = x − y ( ) ( / ) exp ( ) ( ) ( / ) exp ( ) ( ) ( ) ( / ) exp 0 0 0 0 0 0 0 0 0 J U J U r a E E j t z J U J U r a E E j t z e i e j J U J U r a E E i E j E j t y y x x j z j z x y x y = − = − = + = + − − 2、归一化双折射B： x y eff L x y n n n k k B B = − = − = = 0 0 0 k ：真空总的波数 x y nx ,ny ：LP , LP 模的等效折射率指数 eff n ：等效折射率指数差
Optical fiber communIca 拍 52021/2/19 由于光纤中存在线双折射,两正交线偏振光的相 位差沿光纤变化,从而使合成光的偏振态沿光纤周期性变 化。偏振态完成一个周期变化的光纤长度,叫做拍长。 在一个拍长上,两正交偏振光的相位差变化了2π,因而有 △B…·LB=2丌 2丌 B△BB 双折射越厉害,拍长越短。如光纤的拍长远小于某种外界 干扰的长度周期,它就可抵御这种干扰而有保持偏振状态 的能力。 4、消光比和功率耦合系数 在传输过程中,两个正交的线偏振模之间存在耦合,如在光 纤输入端激发x方向的线偏振模,其功率为P,由于耦 在光纤的输出端出现了y方向的线偏振模,其功率为P。用 消光比η和功率耦合系数h来表示这一对正交线偏振模的耦
1-5 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 3、拍长 LB ： 由于光纤中存在线双折射，两正交线偏振光的相 位差沿光纤变化，从而使合成光的偏振态沿光纤周期性变 化。偏振态完成一个周期变化的光纤长度，叫做拍长。 在一个拍长上，两正交偏振光的相位差变化了2π，因而有： B L L L B L B 2 0 2 = = = 双折射越厉害，拍长越短。如光纤的拍长远小于某种外界 干扰的长度周期，它就可抵御这种干扰而有保持偏振状态 的能力。 4、消光比和功率耦合系数 。用 在传输过程中，两个正交的线偏振模之间存在耦合，如在光 纤输入端激发x方向的线偏振模，其功率为 在光纤的输出端出现了y方向的线偏振模，其功率为 x P ，由于耦合， y P 消光比 和功率耦合系数h来表示这一对正交线偏振模的耦