[实用新型]基于熊猫光纤热双折射效应的光纤偏振控制器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤领域，具体涉及一种光纤偏振控制器。

背景技术

当光纤通信系统单信道的传输速率达到10Gbit/s或者以上时，便会产生各种有害的偏振相关效应，如偏振模色散(PMD)，这将成为光纤系统向更高速度发展的瓶颈，而偏振控制器能很好解决这个问题。

目前，已问世的各类光纤偏振控制器有很多，如H.C.Lefevre于1980年提出了一种具有低插入损耗并可实现任意偏振态控制的可旋转光纤圈式偏振控制器，但其体积较大。挤压光纤型偏振控制器的结构和制作简单，但需机械结构支持。Matthew Terrel等人2007年提出的扭转空心光纤型的偏振控制器结构简单、成本低、体积小、能实现任意偏振态控制且易于和光纤链路连接，但偏振相关损耗大，对波长敏感。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种基于熊猫光纤热双折射效应的光纤偏振控制器，其结构简单、成本低、体积小、能实现任意偏振态控制且易于和光纤链路连接，且其偏振相关损耗小。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

基于熊猫光纤热双折射效应的光纤偏振控制器，其特征在于包括依次相熔接的第一单模光纤、第一熊猫光纤、第二熊猫光纤、第三熊猫光纤以及第二单模光纤，第一熊猫光纤的慢轴与第二熊猫光纤的慢轴成45°角，第一熊猫光纤的慢轴与第三熊猫光纤的慢轴成90°角，第一熊猫光纤上螺旋缠绕着第一电阻丝，第二熊猫光纤上螺旋缠绕着第二电阻丝，第三熊猫光纤上螺旋缠绕着第三电阻丝。

进一步的，为了精确控制输出偏振态，第一单模光纤与第一熊猫光纤之间熔接着光纤起偏器。

进一步的，第一熊猫光纤的长度为2～8cm，第二熊猫光纤的长度为2～8cm；第三熊猫光纤的长度为2～8cm。

进一步的，为了实现较好的加热效果，优选直径较小的电阻丝，这样可以缠绕地更紧密。例如：第一电阻丝的直径为30～70μm，第二电阻丝的直径为30～70μm，第三电阻丝的直径为30～70μm。

熊猫光纤由于在其包层中掺杂了硼或铝石英而构成了一对对称的应力区，应力区给纤芯施加非圆对称的应力，这个应力能够增大纤芯的双折射而实现保偏目的。由于存在很大的双折射，通过熊猫光纤的光的两个正交偏振模HE₁₁^x和HE₁₁^y的有效折射率不同，使其传播常数β_x和β_y相差很大，因此这两个正交偏振模具有不同的传播相速，导致了相位失配而存在相位延迟一旦两个正交偏振模HE₁₁^x和HE₁₁^y的相位延迟发生变化，最终将改变输出光的偏振态。由于熊猫光纤中的应力区中掺杂的材料有热胀冷缩效应，只要改变光纤的温度就可相应的调节应力区对纤芯施加的应力，使得纤芯的双折射可调，最终使输出光的偏振态可调，这可称之为熊猫光纤的热双折射效应原理。普通单模光纤通常自身是应力对称的，没有类似于熊猫光纤能够产生高双折射的非对称应力结构特点，所以无法对光偏振态进行可调控制。

熊猫光纤中双折射对二个正交偏振模产生的相位延迟为(单位为弧度或度)

其中δβ为二个正交偏振模间由于熊猫光纤的温度改变产生的传播常数差，L为被改变了温度的熊猫光纤段的长度。而

δβ＝γ·ΔT                                                            (2)

其中γ为单位长度熊猫光纤的温度灵敏度，单位为rad/m℃，ΔT为温度的变化值。所以，

由此可见，当δβ一定时，例如δβ＝2π，L与ΔT成反比关系。

基于上述原理，依次对光纤偏振控制器的三段熊猫光纤进行电热控制后，可在邦加球上形成三个截交线圆，利用本实用新型的光纤偏振控制器进行偏振态扫描后可实现整个邦加球偏振态的覆盖，这说明由三段熊猫光纤构成的光纤偏振控制器可实现任意偏振态的控制。

为了考察本实用新型的光纤偏振控制器在通信系统中应用的特性，对其进行了插入损耗(IL)、偏振相关损耗(PDL)、波长相关损耗(WDL)等参数的测量，结果表明，其具有IL小、PDL小、WDL小以及波长不敏感等优点。

本实用新型具有如下优点：