背景
法拉第旋光镜(FRM)是利用法拉第效应,将输入的光的偏振态旋转90°后再输出的无源器件,其由法拉第旋转器和和反射镜组成。输入光经过法拉第旋转器,将光的偏振态方向旋转45°后经过反射镜反射回来,光再次通过法拉第旋转器将光旋转45°,这样输出光的偏振态就旋转了90°。
通常法拉第旋光镜在光路中的作用为保证光的偏振模色散不变,其在光纤干涉仪中的作用尤其明显。如在迈克尔逊干涉仪中,使用法拉第旋光镜可以保证干涉仪中两臂的偏振模色散不变,使干涉仪的干涉效果得到保证。
然而法拉第旋光镜对不同波长光的偏振态旋转角度并不完全一样,而且在制造过程中还会有不良器件导致旋转角度误差,这就使得其应用到光链路中会造成系统误差。本文中使用光矢量分析系统(OCI-V)来测量法拉第旋光镜的旋转角度,轻松甄别由法拉第旋光镜的偏差角度。
偏转角度测试方案
虽然使用OCI-V不能直接测试出法拉第旋光镜(FRM)的偏差角度,但可以利用其能测试出链路中整体的偏振模色散(PMD)的方法间接测试出FRM的偏差角度。为此设计以下光路来进行测试,测试光路图如图1所示。
图1a中的链路中保偏光纤的长度为9.288m,使用OCI-V透射式功能测试保偏光纤的PMD。链路中的总琼斯矩阵为:
(1)
公式中ω为光频率,τPM 为光通过保偏光纤快慢轴的时延。
此时整个链路的PMD为:
(2)
图1b链路中保偏光纤的长度为9.288m,法兰对接上1.0645m的保偏光纤接一个法拉第旋光镜,保偏光纤总长度为10.3525m,使用反射式测量链路PMD,则测试保偏光纤总长度为20.705m。FRM对输入光的偏振态旋转90°,光沿原路返回时PMD会直接抵消,但当FRM的旋转角度出现偏差时,此时OCI-V测出整个链路的PMD实际是由于旋转角误差带来的PMD。
当FRM旋转角误差角度为ε时,链路中总的琼斯矩阵为:
(3)
JPM 和JFRM 的元素矩阵为:
(4)
(5)
公式中ω为光频率,τPM 光单向通过保偏光纤快慢轴的时延。
所以总琼斯矩阵JTOT 为:
(6)
此时整个链路的PMD为:
(7)
使用OCI-V分别测试出两个链路的PMD,由于测试的保偏光纤长度不一致,需将两个链路测试保偏光纤长度的比值计算进公式,利用公式(2)和(7)的关系可求出偏差角ε为:
(8)
测试结果
使用OCI-V对图1a中的整个链路进行测试,测试结果如图2所示,可以看出直接测试9.288m长的保偏光纤PMD平均值在13ps附近,且随着波长的增加PMD有微微增大的趋势,这是由于保偏光纤对不同波长的光群折射率不同的原因,保偏光纤的偏振模色散大约为1.4ps/m,测试结果符合理论值。
图2. 测试光路图PMD
使用OCI-V对图1b中的整个链路进行测试,测试结果如图3所示,可以看出,保偏光纤接法拉第旋光镜测出的PMD值要小很多,波长在1528~1600nm波段的PMD在0~3.5ps之间,这是由于FRM消除链路中偏振态的原因,波长在1550附近有最小的PMD,当波长超出1600nm后PMD出现震荡,这是由于法拉第旋光镜的工作带宽不足以及1600nm波长后偏差角过大导致。
图3. 保偏光纤接法拉第旋光镜的PMD
使用公式8计算出法拉第旋光镜的偏差角度如下图所示,FRM在1528~1600nm波长段的偏差角度在0°~ 7°之间,1550nm波长附近偏差角最小,1600nm波长以后的偏差角过大,不进行讨论。从公式8可以看出,FRM的偏差角取决于两次测量的PMD值,由于OCI-V系统测试PMD有误差,可以通过加长保偏光纤的长度来增加链路的PMD,这样可以尽量消除系统带来的误差。OCI-V测试PMD的精度为±0.1ps,换算为测试偏差角精度为±0.12°。
图4. 法拉第旋光镜偏差角度
结论
使用OCI-V测试偏振模色散的方法可以计算出法拉第旋光镜的偏差角度,其计算FRM偏差角度的精度可达±0.12°,这种方法能十分快速精准地评估FRM的质量。当然使用这种方法也能评估带有FRM的光纤系统,是否因FRM偏差角而带来的PMD,如迈克尔逊干涉仪、环形激光器、光调制器等光学系统,并为这些系统稳定运行提供保障。
如需了解产品更多详情,请随时联系我们的销售工程师!
本人在研究用电脑控制矢量网络分析仪,需要通过VC编写程序,苦于没有样例,特在此求助,希望获得一个软件界面示
矢量网络分析仪既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值,又能测相位,矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试
租用2天要多少钱?有发票吗?... 租用2天要多少钱?有发票吗? 展开 有,我们的话1000内,但
法拉电容分几类 超级电容器可以按照电解质体系区分,可以分为有机体系和无机体系,有机体系又称油系,是指电容
法拉电容的耐电压指的是什么?比如标示2.5V/600F的电容,充电电压是多少,放电电流和电压是多少,应该充
光圈,反光镜,通光孔都怎么用啊?详细说一下显微镜怎样调光的~ [思路分析] 一,显微镜的结构 光学显微
显微镜的聚光镜中,消色差消球差聚光镜和普通阿贝聚光镜相比有什么优点,如果把原装的阿贝聚光镜换成消色差消球差
我想做个实验,其中想要一个反光镜能进行 转动并平移,用电控制移动量,请问应该购买什么?电动镜架吗 这个直
防护眼镜是平光镜吗? 我学的是机械加工专业,下学期就要进车间了。 我有点近视(未戴眼镜),想买一款防护眼镜
蓝光防护镜是偏光镜?防紫外线能达到多少? 蓝光防护镜不是偏光镜,蓝光防护镜不同于一般的太阳镜和防辐射眼镜