保偏光纖作用是什么，有哪些類型？

今天聊一下保偏光纖（Polarization maintaining fiber）。首先“偏振”和“極化”兩個詞在英文文獻中都是“Polarization”（英國英語Polarisation）。偏振指的是任何波動朝著某特定方向振蕩的性質(zhì)，而極化指的是各個帶電粒子因正、負電荷在空間里分離而產(chǎn)生的現(xiàn)象。只有在中文里，才用了不同的詞來代表。 ? 偏振指的是橫波（比如：電磁波、引力波）能夠朝著不同方向振蕩的性質(zhì)?？v波不會展示出偏振現(xiàn)象，例如傳播于氣體或液體的聲波，其只會朝著傳播方向振蕩。偏振光的應用已經(jīng)非常廣泛，比如：攝影濾鏡、3D電影、液晶顯示器等等。 ? ? ?

保偏光纖干什么用，有哪些類型？

全球范圍內(nèi)，1980年以前，因為缺乏可用的保偏光纖，在光纖中使用相位或偏振態(tài)控制非常困難。相干光通訊和光纖陀螺儀等傳感系統(tǒng)對偏振態(tài)的控制要求很高。美國、日本和歐洲經(jīng)過幾十年發(fā)展，保偏光纖的技術逐漸成熟起來。最近十余年，我國的保偏光纖發(fā)展比較迅速，技術越來越強大，在關鍵應用的牽引下，涌現(xiàn)出來一批優(yōu)秀的企業(yè)對這一個已經(jīng)幾十年的光纖產(chǎn)品進行一代一代的優(yōu)化和革新。? ? 我們國家的保偏光纖大多數(shù)采用“熊貓型”（PANDA）保偏光纖。熊貓光纖一方面是因為端面圖像個熊貓臉（兩個應力區(qū)看起來是兩個“熊貓黑眼圈”），另一方面是首字母縮寫：“Polarization-maintaining AND?Absorption-reducing”。 ?

“完美”的低雙折射光纖制備還是比較困難的，光信號在傳統(tǒng)的通訊單模光纖光纖中傳輸，兩種偏振模式會發(fā)生相互耦合（x和y軸之間），這就難以實現(xiàn)“相干”技術的應用（Coherent）。現(xiàn)在經(jīng)常使用的保偏光纖是指高雙折射保偏光纖，高雙折射光纖是通過一些技術手段，提高了光纖的雙折射系數(shù)（Birefringence），拉大兩種偏振模式的傳播常數(shù)，防止他們之間的耦合。

模式雙折射系數(shù)（Birefringence）是正交線性偏振模之間有效折射率的差，和拍長（Beat length，Lp）有直接關系。模耦合參數(shù)（h）：表征基于隨機模耦合的保偏光纖的偏振保持能力，便于比較不同長度的保偏光纖，與串擾（Cross Talk）直接相關。CT =10 log （Py/Px）（其中Px和Py是光纖長度中激發(fā)模和耦合模的功率）。先重點關注一下光纖的雙折射系數(shù)（B）吧。

保偏光纖可以分成高雙折射光纖（B~10-4）和低雙折射光纖（B~10-9）。經(jīng)過這么幾十年了，無論高雙折射還是低雙折射，都存在多類型的技術方案。之前內(nèi)容中講過套管法和打孔，保偏光纖大量使用這些方法來制備（打孔、磨拋、套管都少不了）。工程師、學者們通過各種設計引入幾何型的雙折射（比如橢圓芯）或者應力型的雙折射（比如熊貓型、領結型、邊孔型等等）。降低雙折射保偏光纖是通過在光纖拉制過程中快速的旋轉光纖預制棒獲得，讓旋轉的周期＜＜拍長（Lp）。低雙折射光纖制備效率低，價格依然比較昂貴，另外測試手段也相對薄弱。 ? 各類保偏光纖逐漸慢慢都有了工程應用，這個圖基本概括了保偏光纖的分類。 ? ?

光纖的應用除了是光纖本身的性能，還要考察光纖是否便于使用，現(xiàn)在其實最常見的幾種高雙折射光纖是熊貓、領結、橢圓包層和橢圓芯結構的。 ?

之后的有機會我們再聊聊： 保偏光纖制備的方案； 影響保偏光纖性能的因素； 新穎的保偏光纖，比如光子晶體光纖； 保偏光纖的測試方法； 應用案例和應用中面臨的問題。 ?

編輯：黃飛

?