OCI1500、OLI、OCI-V分別測試保偏光纖快慢軸時(shí)延差的一致性

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(shí)際上是兩個(gè)相互正交的偏振基模，當(dāng)為理想光纖時(shí)傳輸?shù)幕Ｊ莾蓚€(gè)相互正交的二重簡并態(tài)，而實(shí)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(dǎo)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(yīng)會越來越明顯，這時(shí)應(yīng)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(gè)基模的傳播常數(shù)相差很大，這樣兩個(gè)基模就不易發(fā)生耦合實(shí)現(xiàn)保偏。

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

圖1. 熊貓保偏光纖結(jié)構(gòu)

而保偏光纖是有兩個(gè)主要的傳輸軸，分別稱為光纖的快軸和慢軸（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。

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(shí)延差？本文我們將使用OCI、OCI-V和OLI測量保偏光纖快慢軸時(shí)延差，用三臺儀器對同一保偏光纖進(jìn)行測試，再對比三者測試結(jié)果的區(qū)別。

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

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

圖3. OCI1500測試時(shí)延

②采用低成本光學(xué)鏈路診斷儀OLI測量1m長的熊貓保偏光纖快慢軸時(shí)延差，測量結(jié)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(shí)延計(jì)算公式可計(jì)算出快慢軸的實(shí)際時(shí)延為t=(0.000289*1.468200)/3*10^8=1.42ps。

圖4. OLI測試時(shí)延

③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(shí)延差，測量結(jié)果如圖5所示。

測得的時(shí)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(shí)延會略微增大。

圖5. OCI-V測試時(shí)延

以上顯示OCI1500、OLI與OCI-V的測試結(jié)果最大僅差0.05ps，這說明三臺儀器測量結(jié)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(shí)延差，并且OCI1500和OLI在測試結(jié)果表現(xiàn)為一致，測試的保偏光纖快慢軸時(shí)延差都是掃頻波長的群時(shí)延，而OCI-V測試結(jié)果為每個(gè)波長下的保偏光纖快慢軸時(shí)延差。同時(shí)OCI1500、OCI-V和OLI三臺儀器測量結(jié)果誤差均在0.1ps以內(nèi)，基本認(rèn)定三臺儀器測量結(jié)果一致，且三個(gè)設(shè)備測量精度可相互印證。所以O(shè)CI1500、OCI-V和OLI對時(shí)延差的準(zhǔn)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。