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(xiàn)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(fù)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)。縱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(yīng)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(shù)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(shù)越來越強(qiáng)大，在關(guān)鍵應(yīng)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(jìn)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(yīng)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(shù)的應(yīng)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(shù)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(guān)系。模耦合參數(shù)（h）：表征基于隨機(jī)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?dāng)_（Cross Talk）直接相關(guān)。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(guān)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(shù)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(xué)者們通過各種設(shè)計引入幾何型的雙折射（比如橢圓芯）或者應(yīng)力型的雙折射（比如熊貓型、領(lǐng)結(jié)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(zhuǎn)光纖預(yù)制棒獲得，讓旋轉(zhuǎn)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(yīng)用，這個圖基本概括了保偏光纖的分類。 ? ?

光纖的應(yīng)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(lǐng)結(jié)、橢圓包層和橢圓芯結(jié)構(gòu)的。 ?

之后的有機(jī)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(yīng)用案例和應(yīng)用中面臨的問題。 ?

編輯：黃飛

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