[其他]單模光纖雙折射測(cè)量方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85100420
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85100420B
• 公開（公告）日: 1988-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃上元;林宗琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)光纖技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 顏承根

本發(fā)明涉及一種單模光纖雙折射的測(cè)量方法，特別適用于測(cè)量短拍長(zhǎng)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(shí)際上是由兩個(gè)正交模簡(jiǎn)并而成，對(duì)于理想光纖來說，兩者的傳播常數(shù)（即單位長(zhǎng)度上相位的變化）相等。但在實(shí)際光纖中，由于光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)不完善，如纖芯呈橢圓狀，光纖包層帶來的橫向內(nèi)應(yīng)力等，或光纖受彎、受壓、受扭等都會(huì)使兩個(gè)正交模的傳播常數(shù)不等。“雙折射”△β（birefringence）就是在本地座標(biāo)系中本地x軸及本地y軸方向上的光傳播常數(shù)之差，即△β＝β_x-β_y，單位為度/米，與雙折射△β對(duì)應(yīng)的拍長(zhǎng)L_b定義為2π/△β，表示光波經(jīng)過L_b長(zhǎng)度的傳播后，相位差的主值將回復(fù)到原值。單模光纖不僅為高速度、長(zhǎng)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(shù)方面也得到了廣泛應(yīng)用。光纖中的雙折射導(dǎo)致了光纖中偏振態(tài)的變化，在非單色光源下還導(dǎo)致了偏振模色散及退偏振現(xiàn)象，這些因素直接影響到光纖通信系統(tǒng)及其它應(yīng)用領(lǐng)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(qiáng)雙折射光纖（即拍長(zhǎng)極短）可使得偏振態(tài)穩(wěn)定，從而保證光外差通訊的質(zhì)量，而低雙折射的光纖是法拉弟效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)所必需的。單模光纖測(cè)試方法可以幫助了解光纖的特性，對(duì)于指導(dǎo)光纖的生產(chǎn)及光纖的選用都非常有用。

關(guān)于單模光纖雙折射的測(cè)量方法，在一九八一年四月二日出版的電子快報(bào)（ElectronlcsLetters）第17卷第7期252頁上，作者M(jìn).Monerie等在“用扭曲法測(cè)量單模光纖雙折射”中提出了應(yīng)用一米長(zhǎng)光纖作非破壞性測(cè)量的方法，即在一定的入射偏振條件下用不同扭曲率測(cè)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(qiáng)的最大和最小值。然后畫出δ和扭曲率的關(guān)系曲線。再用曲線擬合法求出光纖的雙折射值。其適用的測(cè)量范圍是雙折射△β＝10～10＊，相當(dāng)于拍長(zhǎng)L_b＝36m-3.6cm，即最短拍長(zhǎng)為3.6厘米，數(shù)據(jù)處理用曲線擬合較煩瑣，且因?qū)饫w存在的初始扭曲沒有考慮，使測(cè)量誤差增大。

為了克服上述不足之處，作出改進(jìn)，本發(fā)明的目的是提供一種單模光纖雙折射測(cè)量方法，特別適用于測(cè)量短拍長(zhǎng)單模光纖的雙折射，此方法是根據(jù)黃上元、林宗琦在一九八四年十月十九日在中國光學(xué)學(xué)會(huì)纖維光學(xué)和集成光學(xué)專業(yè)委員會(huì)主辦的學(xué)術(shù)交流大會(huì)上所作的學(xué)術(shù)報(bào)告“短拍長(zhǎng)及具有不均勻性的單模光纖雙折射測(cè)量方法”一文中經(jīng)詳細(xì)分析論證后提出的雙折射公式進(jìn)行的，該公式為：

其中：△β為雙折射

K為光彈系數(shù)，近似值為0.07，

l₂為光纖未粘部分的長(zhǎng)度，

α₂為光纖未粘部分的扭曲率，

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

在使用公式（Ⅰ）進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要用到單色光源，偏振片、物鏡、四分之一波長(zhǎng)片、光檢測(cè)器、光纖固定裝置及光纖扭曲裝置等，通過這些裝置用消光法測(cè)出在光纖不同扭曲率下的｜φ｜值（此處φ為兩個(gè)輸出線偏振態(tài)的傳播相位差之半，有關(guān)測(cè)量原理在上述黃上元、林宗琦的報(bào)告中也有論述），再通過sin²φ～α₂l₂曲線，找出該曲線的對(duì)稱縱軸，測(cè)出該曲線上距對(duì)稱縱軸最近的右側(cè)極值點(diǎn)相對(duì)于對(duì)稱縱軸的橫座標(biāo)α₂′l₂及此點(diǎn)右側(cè)最近的極值點(diǎn)相對(duì)于對(duì)稱縱軸的橫座標(biāo)α₂″l₂，然后用公式（Ⅰ）算出雙折射△β值。