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技术分享
【技术分享】 超低偏振光源之消偏技术
目前在实际应用中，通常采用消偏器或偏振合波器等消偏技术来消除光源的偏振特性。
“ 引言__
偏振度DOP(Degree of polarization)是光源的一项重要特性，其定义为偏振光在总光功率中所占的比例。
DOP较高的光源有DFB激光器、外腔结构的激光器等，通常应用于电信系统的光发射机或干涉仪的光源。
DOP较低的光源有放大的自发辐射光源、发光二极管、超辐射发光二极管如表1等，它们在光纤传感领域有着非常重要的作用。例如，在光纤电流互感器中.使用低DOP光源可以有效去除偏振相关损耗（polarization dependent loss.PDL）及探测器对偏振敏感等因素的影响，提高传感器的性能指标。 __”
表1 低偏振SLED光源
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光源 |
低偏振SLED光源 |
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波长范围 |
1250-1650nm或者50nm |
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功率谱密度 |
-20dBm |
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消偏前偏振度 |
＜15% |
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消偏后偏振度 |
＜2% |
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优点 |
低相干度性、偏振相关损耗小、瑞利散射弱、低探测噪声 |
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应用领域 |
集成光学器件测试、白光干涉仪、光纤传感等 |
常用消偏技术
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常用消偏技术
目前在实际应用中，通常采用消偏器或偏振合波器等消偏技术来消除光源的偏振特性。理论上，消偏器可以将偏振光转变为DOP接近于0的非偏振光，这类偏振器一般由双折射晶体、保偏光纤或其他方法制成。消偏器按实现方法可以分为电光型、声控型、Lyot型及环形，其中Lyot型消偏器适用于宽谱光源，简单实用，是目前应用较为广泛的一种消偏器。
消偏器之Lyot
▽ 消偏器之Lyot型 ▽
Lyot型消偏器由两段保偏光纤按偏振主轴成一定的夹角θ(= 45°)熔接而成，两段光纤长度之比为L1:L2=1:2。光波在保偏光纤中传输，X、Y两个正交方向（即偏振轴上）分别传输两个互不兼并的基模，其传播常数不相等，具有两个偏振态。光波进人保偏光纤中，会产生时延特性，输出端两偏振轴上的光波产生光程差。因此，消偏器的设计首先需要消除X、Y两个偏振轴偏振光的相干性，即保证两偏振轴上光波的光程差大于光波的相干长度，从时间上拉开两个偏振态，使出射光互不相干。其次，使相互熔接的两根保偏光纤双折射轴成45°，保证消偏器输出的光沿两个主轴方向光强相等，最终实现对输入光的消偏。光波传输分析如图2所示。
图2 光波传输分析
具体操作流程，可咨询我司
▽ 消偏器之紧凑无源型 ▽
根据Lyot型消偏器的局限性，有学者提出了一种与输入线偏振光振动方向无关的紧凑型无源偏振器。
原理：首先，用人为的偏振相关延迟代替保偏光纤的双折射，即一光束由偏振分束器(PBS) 分成两个沿空间不同光学介质或路径传播的正交偏振分量，这样，在两分量之间形成一定长度光程差所需的空间距离可远小于保偏光纤的长度。
其次，在入射光束进入消偏器之前先通过一个1/4波片，线偏振光被转换成椭圆偏振光，由于1/4波片和偏振分束器二者光轴的夹角是45°，所以由偏振分束器分开的两束正交偏振光强度相等，与入射线偏振光振动方向无关。
图3 紧凑无源型消偏器结构
实验结果表明，对于任意方向振动的线偏振光，消偏器输出光的偏振度及其起伏都很小。如图3所示，偏振分束器PBS1和PBS2的光轴在X0Z面内，1/4波片的光轴与x轴的夹角是45°。线偏振光准之后先通过1/4波片，变成一个长轴或短轴在1/4波片光轴方向的椭圆偏振光，然后偏振分束器1分成强度相等的两个正交偏振分量，经过不同光路传播，最后由偏振分束器PBS2合为一束光进入输出准直器，两个光路之间的时间延迟差应大于光源的相干时间。只要由偏振分束器PBS2合成时两个正交分量的强度相同，且不相关，即可达到消偏的目的。整体来看，紧凑无源型消偏器虽然有独特的优点，但偏振精度不如Lyot型消偏器。
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