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光纤中光波的偏振态控制、调节以及实现方法是当前高速、大容量光纤通信与基于相干和偏振检测原理的光纤传感系统中一个十分重要的研究课题,它对光纤通信以及光纤传感系统的性能起到关键的作用。本文在分析目前现有的各种光纤偏振控制与调节器件的基础上,提出了两种新型的光偏振态控制器件,并对它们的工作原理、特性以及在偏振控制方面的应用进行了理论分析与实验研究。这两种器件一个是采用抗弯曲损耗光纤制作的新型小型化的全光纤波片,另一个是基于法拉第旋转器的偏振态控制器。
本文首先对采用抗弯曲损耗光纤制作的光纤波片的弯曲损耗、双折射与温度和波长的依赖关系进行了理论分析和实验研究,并与采用普通单模光纤制作的光纤波片的相关特性进行了对比。理论分析与实验结果表明,抗弯曲损耗光纤的弯曲损耗特性远好于普通单模光纤,而采用抗弯曲损耗光纤制作的波片的温度与波长特性略优于采用普通单模光纤制作的波片。实验与理论分析结果基本一致。采用抗弯曲损耗光纤制作的光纤波片的直径比采用传统单模光纤制作的光纤波片的直径要小2.7cm,可以大大缩小光纤器件和模块的尺寸;另一方面,由于器件使用的光纤长度很短,这样可以大大避免光纤内在双折射对波片性能的影响。因此,该方案比采用普通单模光纤的方案具有明显优点。
本文接着对基于法拉第效应的偏振态控制器进行了研究。我们采用沿光纤轴向移动外加磁环的方法,调节加在磁光材料上的纵向磁场强度,从而改变传输光的偏振态。该器件在进行偏振光方位角调节时不会对前后端与其相连的器件造成影响,体积和尺寸较小。
本文最后提出了利用抗弯曲损耗光纤波片制成的可输出任意偏振态激光的偏振态可调光源,并对其使用方法进行了详细的介绍。