可调谐光纤波片的研究与自聚焦透镜性能测试

发布时间：2020-07-30 03:58

【摘要】：保偏光纤(PMF)是一种高双折射率光纤,根据其性质可以制成可调谐波片。可实现系统相位差的精确匹配,克服了当前各种波片只能提供固定的相位补偿难以精准匹配的缺点,且便于与光纤传输系统的尾纤直接连接。然而,PMF的主轴并不可见,且极易受附加应力的干扰。准确地找到保偏光纤主轴方向,并在主轴方向上施加应力,改变快慢轴的相位差实现对光的两个正交分量相位差的调谐,用于各光学系统的相位补偿就非常重要。本文提出了一种基于挤压保偏光纤的可调谐光纤波片,并设计出一种通光状态下定向挤压PMF的工艺装置,解决附加应力干扰、偏离正挤压等难点,为提高可调谐光纤波片的制作质量提供了的工艺保障;还设计出PMF自聚焦透镜性能测试的系统。本论文的研究内容如下:(1)设计了保偏光纤自聚焦透镜测试系统,对自聚焦透镜输出光斑的准直性能和模斑形状进行测试,并对光功率计进行改造,挑选出性能优良的自聚焦透镜用于可调谐波片系统中偏振光源的制作。(2)对基于PMF模式耦合理论进行了分析,利用MATLAB软件对于耦合强度与PMF受横向应力的大小、方向关系进行了仿真研究。研究表明,出当横向应力的方向与PMF主轴方向一致时,耦合强度最小且在此方向上挤压PMF只改变其相位差不改变光的偏振态的结论。理论分析用斯托克斯参量法测量光偏振消光比,并用MATLAB对挤压前后光传输偏振消光比进行计算,保证了实验的精度。(3)对可调谐光纤波片的驱动单元进行了设计,使输出电压在0-150V变化来控制压电陶瓷。对电路原理图进行设计,选择元器件,用AltiumDesigner软件绘制PCB板并制板。对供电电源进行设计,将家用交流电输出稳定12V直流电作为系统电源,对变压器进行设计,将电源电路与驱动电路集成于同一 PCB板中。(4)完成了定向挤压装置的设计与制作,包括挤压器旋转平台、光纤连接适配器、光纤拉直固定器等,并解决了附加应力的干扰、偏离正挤压等问题。完成了 PMF定向挤压实验,使用偏振分析仪观察实验中输入光偏振度的变化,准确找到PMF主轴方向。记录实验中斯托克斯参量,利用MATLAB计算实验挤压前后光偏振消光比,确保实验精度。设计铝盒结构分别将挤压单元和驱动单元装箱,使用驱动单元控制挤压单元对保偏光纤进行挤压,成功制作出可调谐光纤波片。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN253
【图文】：

快慢轴,横截面,形变

图１．２．１邋ＰＭＦ横截面上快慢轴逡逑ｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｒｏｓｓ邋ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｆａｓｔ邋ａｎｄ邋ｓ形变，造成ＰＦＭ在ｘ轴和ｙ轴方向上播：逡逑ｖ邋＝邋ｃ邋／邋ｎ

相位补偿器,光纤波片

市面上的一般的波片都是一个确定的相位延迟器，即制作出来后不迟的量。而ＰＭＦ自身具有快慢轴，因此可将其看成一个波片。当线偏输时，可以通过改变ＰＭＦ快慢轴的差值，从而实现相位延迟量的变调谐光纤波片（ＦＷＰ）。实际上，精准的找到ＰＭＦ的快慢轴，在此力改变其差值在工艺上非常困难。因此，本文的主要任务是设计并片系统。逡逑２光纤波片的应用逡逑光纤波片由于ＰＭＦ受到应力作用下会改变其快慢轴的大小、方向变其入射光的相位，根据此原理可将其作为位补偿器、偏振控制器相位补偿器逡逑在光纤通信、全光信号处理等领域时常会需要效果较好的圆偏光，的工艺误差，若用固定式的１／４波片并不能达到很好的实验效果，调谐光纤波片，比如电流互感器的实验：逡逑延迟环逡逑光纤在线逦＇Ｋ＇、．逡逑

相位补偿器,缠绕式,处理系统,圆形

＃号处理系统Ｉ邋逦逡逑输出逡逑图１．邋３．邋１邋ＦＷＰ作为相位补偿器的使用逡逑Ｆｉｇ．邋１．３．１邋Ｔｈｅ邋ｕｓｅ邋ｏｆ邋ＦＷＰ邋ａｓ邋ａ邋ｐｈａｓｅ邋ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ逡逑５逡逑

【参考文献】