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保偏光纤的偏振耦合检测及偏振轴连接对准的研究

陈宗林  
【摘要】: 论文系统分析了利用光纤输出消光比来测量光纤内部的偏振模耦合的原理,利用该原理提出一种判断保偏光纤与其他波导间的偏振主轴是否匹配对准的方法。 设计并实现了保偏光纤的偏振耦合检测及偏振轴连接对准实验装置。利用该装置可以有效的检测出光纤通信或传感中的保偏光纤偏振耦合情况,并实现光纤波导间的偏振轴匹配,使由于连接而造成的偏振耦合达到最小,对改善光纤传感器的性能具有重要的意义。 采用琼斯矩阵方法分析了当保偏光纤与另一具有偏振主轴的波导连接时,其内部的两个偏振分量间的相位差和它与这个波导间的偏振轴夹角对光纤输出消光比的影响关系,证明了当这个连接达到完全偏振匹配(两个波导的偏振轴夹角为N×90°)时光纤的输出消光比不随其内部偏振相位差变化。据此提出采用PZT相位调制器对光纤内部偏振相位差进行正弦调制,采用步进电机驱动光纤输出端的精密旋转,再通过适当的信号处理电路求得光纤输出消光比,从而获得光纤内部的偏振模耦合,以及判断光纤与另一波导偏振轴是否匹配对准。模拟计算结果表明,偏振匹配精确度可优于0.01°。 根据测试原理进行了光路和电路的设计。光路部分包括耦合聚焦和准直透镜、光纤相位调制器和偏振棱镜的设计,电路部分包括PZT调制电源、步进电机控制驱动、光电采集电路,前置放大器,主放大器,滤波器,及除法器的设计。对系统进行了实验测试,并分析了影响因素。


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