[其他]單模光纖雙折射測量方法

在審

• 申請號: 101985000000420
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100420B
• 公開（公告）日: 1988-04-13
• 發明（設計）人: 黃上元;林宗琦
• 申請（專利權）人: 上海交通大學光纖技術研究所
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 顏承根

一種單模光纖雙折射測量方法，特別適用于測量短拍長的單模光纖。此方法是利用消光法測出單模光纖在不同扭曲下的偏振狀態，即測出兩個輸出線偏振態的傳播相位差２φ的絕對值，繪出ｓｉｎ²φ～ａ₂ｌ₂曲線（此處ｌ₂為光纖中間未粘部分的長度，ａ₂為其扭曲率），將曲線極值點的橫坐標代入公式（Ⅰ），求出雙折射值。測量是通過單色光源、偏振片、物鏡、光纖固定裝置、光纖扭曲裝置、四分之一波長片、光檢測器等進行的。

本發明涉及一種單模光纖雙折射的測量方法，特別適用于測量短拍長單模光纖的雙折射。

眾所周知，單模光纖中只傳輸最低階模即HE₁₁模。它實際上是由兩個正交模簡并而成，對于理想光纖來說，兩者的傳播常數（即單位長度上相位的變化）相等。但在實際光纖中，由于光纖內部結構不完善，如纖芯呈橢圓狀，光纖包層帶來的橫向內應力等，或光纖受彎、受壓、受扭等都會使兩個正交模的傳播常數不等。“雙折射”△β（birefringence）就是在本地座標系中本地x軸及本地y軸方向上的光傳播常數之差，即△β＝β_x-β_y，單位為度/米，與雙折射△β對應的拍長L_b定義為2π/△β，表示光波經過L_b長度的傳播后，相位差的主值將回復到原值。單模光纖不僅為高速度、長距離的光通信提供了可能性，而且在傳感器等其它非通訊技術方面也得到了廣泛應用。光纖中的雙折射導致了光纖中偏振態的變化，在非單色光源下還導致了偏振模色散及退偏振現象，這些因素直接影響到光纖通信系統及其它應用領域（如傳感器）的性能。具有不同雙折射的光纖有著不同的用途，例如強雙折射光纖（即拍長極短）可使得偏振態穩定，從而保證光外差通訊的質量，而低雙折射的光纖是法拉弟效應測磁場所必需的。單模光纖測試方法可以幫助了解光纖的特性，對于指導光纖的生產及光纖的選用都非常有用。

關于單模光纖雙折射的測量方法，在一九八一年四月二日出版的電子快報（Electronlcs Letters）第17卷第7期252頁上，作者M.Monerie等在“用扭曲法測量單模光纖雙折射”中提出了應用一米長光纖作非破壞性測量的方法，即在一定的入射偏振條件下用不同扭曲率測量光纖輸出光的偏振橢圓度δ-（I_N-I_M）/（I_N+I_M）。式中I_M和I_m是輸出光通過偏振片后的光強的最大和最小值。然后畫出δ和扭曲率的關系曲線。再用曲線擬合法求出光纖的雙折射值。其適用的測量范圍是雙折射△β＝10～10＊，相當于拍長L_b＝36m-3.6cm，即最短拍長為3.6厘米，數據處理用曲線擬合較煩瑣，且因對光纖存在的初始扭曲沒有考慮，使測量誤差增大。

為了克服上述不足之處，作出改進，本發明的目的是提供一種單模光纖雙折射測量方法，特別適用于測量短拍長單模光纖的雙折射，此方法是根據黃上元、林宗琦在一九八四年十月十九日在中國光學學會纖維光學和集成光學專業委員會主辦的學術交流大會上所作的學術報告“短拍長及具有不均勻性的單模光纖雙折射測量方法”一文中經詳細分析論證后提出的雙折射公式進行的，該公式為：

其中：△β為雙折射

K 為光彈系數，近似值為0.07，

l₂ 為光纖未粘部分的長度，

α₂ 為光纖未粘部分的扭曲率，

α₁′l₂為sin²φ～α₂l₂曲線上第一個極值點相對于曲線對稱縱軸的橫座標（2φ為兩個輸出線偏振態的傳播相位差），α₂″l₂為sin²φ～α₂l₂曲線上第二個極值點相對于曲線對稱縱軸的橫座標。