簡析保偏光纖陣列的應(yīng)用

保偏光纖陣列

保偏光纖能夠維持光束傳播的偏振狀態(tài)，抗環(huán)境干擾能力強，因此被廣泛應(yīng)用于與偏振相關(guān)的領(lǐng)域。

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保偏光纖

在實際應(yīng)用中，若利用V形槽（V-Groove)把多根偏振軸相互對齊（排列方式見上圖）的保偏光纖均勻地安裝在陣列基片上，就可以獲得一個保偏光纖陣列（PM Fiber Array），從而可以在保持偏振方向不變的同時實現(xiàn)高密度并行傳輸。

偏振光纖陣列主要由石英、耐熱玻璃或硅材料制成，端面平整或有一定的夾角，主要應(yīng)用于光纖傳感器、通信系統(tǒng)、光學(xué)器件以及光纖激光器等結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用1：光纖傳感器

光纖陀螺儀（Fiber Optical Gyroscope，F(xiàn)OG）是保偏光纖在傳感領(lǐng)域中極其重要的應(yīng)用。光纖陀螺儀基于Sagnac效應(yīng)，通過測量沿光纖環(huán)兩個相反方向傳播光的波前相位差，來測量光纖環(huán)的旋轉(zhuǎn)速率。

與傳統(tǒng)機械陀螺儀相比，光纖陀螺儀具有不會磨損、啟動時間短、使用壽命長、靈敏度高以及測量動態(tài)范圍大等特點，在民用的導(dǎo)航交通，軍用的航空、艦船和制導(dǎo)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

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此外，光纖水聽器因其相比于傳統(tǒng)壓電式水聽器高得多的靈敏度，在水下軍事應(yīng)用、海洋探測和保密監(jiān)聽等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

應(yīng)用2：通信系統(tǒng)

隨著光纖通信的飛速發(fā)展，通信速率和容量進一步的提高，通信系統(tǒng)對光纖的性能也提出了更高的要求，因此保偏光纖也逐步成為光纖通信系統(tǒng)中重要的一環(huán)。

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在通信系統(tǒng)中許多器件的尾纖均要采用保偏光纖，其中包括廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體激光器、摻餌光纖放大器和拉曼放大器等器件。

隨著密集波分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，需要進一步利用偏振態(tài)復(fù)用，因此可以在保偏光纖上刻寫布拉格光柵。

應(yīng)用3：光學(xué)器件

保偏光纖除了可以用作為光學(xué)器件的尾纖，還可以利用保偏光纖的特點制備與偏振相關(guān)的器件。

比如在電信發(fā)射機中使用的鈮酸鋰（LiNbO3）調(diào)制器，保偏光纖的尾纖可提供穩(wěn)定的偏振態(tài)，并與芯片的雙折射軸對齊。

在偏振干涉濾光器中，不同方向的偏振光經(jīng)過保偏光纖后，具有不同的光程差，利用這種偏振光的干涉作用可以實現(xiàn)對光波的選擇。

應(yīng)用4：光纖激光器

保偏光纖以其獨特的性質(zhì)也在激光器的設(shè)計和制作中受到了廣泛的青睞。

保偏光纖激光器不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，受環(huán)境干擾小，而且輸出質(zhì)量高，偏振性能好，并且可以通過合束實現(xiàn)高功率的激光輸出。

目前制約保偏光纖陣列應(yīng)用范圍拓展以及性能提高的瓶頸主要是多根光纖組裝形成陣列時較低的精度在多個器件串聯(lián)使用時容易產(chǎn)生較大的累積誤差，從而影響系統(tǒng)性能；

與此同時，端面加工時較低加工精度導(dǎo)致的粗糙表面也會導(dǎo)致傳輸光束的反射和散射；

此外，在某些高價值或惡劣環(huán)境中工作的器件中，保偏光纖陣列的可靠性也亟待提高。

編輯：jq