在各种光纤干涉仪器中,要想得到最大的相干效率,就需要光纤传播光的偏振态十分稳定。光在单模光纤中传输实际上是两个相互正交的偏振基模,当光纤为理想光纤时传输的基模是两个相互正交的二重简并态,而实际的光纤由于拉制中会出现不可避免的缺陷,这种缺陷会破坏二重简并态导致传输光的偏振态发生改变,且随着光纤长度增长这种效应会越来越明显,这时最好的办法就是采用保偏光纤。

保偏光纤就是保持光纤中基模的偏振态,其中最为常见的方法是人为地在光纤中引入很大的双折射,使两个基模的传播常数相差很大,这样两个基模不易发生耦合从而实现保偏。


图1. 熊猫保偏光纤结构

目前应用最广的就是“熊猫”型保偏光纤(如图1所示),它是以应力双折射为主的高双折射光纤结构,通过掺硼层的线应力经过光弹效应转换为折射率差,从而引起很高的双折射。


图2. 快慢轴示意图

保偏光纤有两个主要的传输轴,分别称为光纤的快轴和慢轴(如图2所示),其中快轴折射率小、光传输速度快,慢轴折射率大、光传输速度慢。精确测量快慢轴时延差对于评估光纤制备、光器件制造及光通信链路非常有意义,使用光频域反射技术(OFDR)和光矢量分析仪可实现高精度(±0.1ps)地测量保偏光纤快慢轴时延差。

使用OCI测量1m长的熊猫保偏光纤快慢轴时延差,设置空间分辨率为10μm,测量结果如图3所示。


图3. OCI1500测试时延

测得快慢轴距离差为0.0003m,折射率为1.468200,根据时延计算公式{t=(s*n)/c}可计算出快慢轴的实际时延为t=(0.0003*1.468200)/3*10^8=1.47ps。

昊衡科技的光矢量分析系统(OCI-V)可以用来测量偏振相关损耗PDL、偏振模色散PMD、群延时GD、色散CD等光学参数,测量精度可达皮秒(ps)量级。

使用OCI-V测量1m长的熊猫保偏光纤快慢轴时延差,测量结果如图4所示。


图4. OCI-V测试PMD

从图中可以看出,不同波长下的PMD值基本一致,读出保偏光纤的PMD为1.52ps,与OCI1500测得结果仅差0.05ps,认为两台仪器测量结果一致。

OFDR光频域反射技术和光矢量分析仪(OCI-V)都能高精度地测量保偏光纤快慢轴时延差,且光矢量分析仪(OCI-V)能够测量每个波长下的PMD。使用OCI和OCI-V两台仪器测量结果误差在0.1ps以内,可以认为两台仪器测量结果一致,且两设备测量精度可相互印证。


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