全光纤高速模拟信号偏振态测量系统的研究

全光纤高速偏振态测量,尤其是模拟信号的偏振态高速测量在光纤通信和光纤传感等领域中有着重要应用。在深入研究光电探测器放大电路的基础上,搭建了基于光纤偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)以及模拟光电探测器的全光纤高速偏振态测量系统。用搭建的系统对0~50 MHz模拟信号的偏振态进行了测量,并与商用偏振分析仪进行了误差比较。实验表明,此偏振态测量系统可实现速率0~50 MHz模拟信号Stokes参量的准确测量,显示在邦加球上的测量误差半径在0.03以下,与商用偏振分析仪处于同一量级。系统重复性良好,且可测模拟信号的速率远超目前商用偏振分析仪,为许多待测光为模拟信号的光纤传感系统提供了有效的测量手段。     

光纤器件偏振特性的全光纤测试系统

利用单模光纤（SMF）扭转双折射较小的特征,设计了全光纤偏振测试系统.用琼斯矩阵方法给出了系统的工作原理,分析了其测试精度.实验表明,用消光比（ER）为50 dB的保偏光纤（PMF）偏振器和角度分辨率为5000 step/rotation的伺服电机组成的全光纤偏振测试系统具有大于40 dB的ER测量范围以及0.05 dB的测量精度.该系统克服了用分立元件组成的传统偏振测试系统重复性不高、稳定性不好的缺点,并具有结构简单、操作容易等优点.     

利用光环路镜作为反射元件的全光纤电流传感器

为解决反射式全光纤电流传感器中引入全反射镜而产生的反射损耗及与光纤匹配困难等问题,设计了一种利用非线性光环路镜作为反射元件的全光纤电流传感器,推导出了光偏振态的斯托克斯矢量与电流的关系式,提出了高速偏振态检测方法.在加载0～200 A的50 Hz工频交流电的条件下进行了实验,测试结果与理论预测吻合,显示出了较高的测量精确性,证明了该传感结构与实验方案的可行性.     

光纤干涉系统光学湍流测量原理及其偏振噪声问题的分析

光纤干涉仪具有测量精度高、探测灵敏度大等优点,可用于直接测量大气湍流折射率起伏.首先简要介绍了光纤Mach-Zehnder干涉仪的光学湍流测量原理,描述了低双折射单模光纤中光束偏振态变化诱导的偏振信号衰落现象,并通过偏振态的邦加球分析和详细的公式推导,得出了干涉仪可见度和相移噪声的关系式.结果表明:控制输入光偏振态与干涉仪本征向量之间的夹角在零度左右,可有效地抑制偏振噪声,最后给出了偏振控制器实现偏振控制的原理,为构建稳定的光学湍流测量光纤干涉系统提供了科学依据.     

多角度偏振成像仪系统级偏振定标方法研究

系统级偏振定标是多角度偏振成像仪(Directional polarization camera, DPC)研制过程中的关键环节,对于提高大气气溶胶和云相态等定量化探测应用具有重要意义。结合矩阵光学和辐射度学理论,建立了多角度偏振成像仪偏振响应定标模型,对关键影响参量进行定标。采用大口径积分球参考光源和分视场测量方法,消除了光楔平板对DPC三检偏通道视场非一致性的影响,实现了高频和低频相对透过率的高精度测量。采用傅里叶级数的分析方法,建立全视场起偏度的测量模型,消除参考光源偏振方位角绝对位置引入的测量误差,实现光学系统偏振特性的准确测量。采用可调偏振度光源和大口径积分球辐射源,开展了偏振定标精度的比对验证实验和精度分析。测试结果表明,全视场偏振定标精度优于0.5\%,自然光状态下的偏振定标精度优于0.05\%,验证了宽视场偏振遥感器偏振辐射响应定标模型的合理性,说明该系统级偏振定标方法可满足宽视场光学偏振遥感器的高精度偏振观测科学应用要求。     

长距离光纤传感系统消光比动态调谐方法

光纤干涉仪的消光比在很大程度上决定了干涉型光纤传感系统的灵敏度.文章从理论上分析了基于干涉结构的分布式光纤振动传感系统的消光比影响因素,指出偏振态是影响系统消光比的主要原因.在此基础上,设计并实现了一种性价比极高的在线偏振调节器.通过对偏振态的调节,实现了长距离分布式光纤振动传感系统消光比的动态均衡.     

高速光通信系统中偏振模色散的测量与补偿

论述了偏振模色散的偏振主态理论,在国内首次利用Sagnac干涉仪和偏分孤子法对偏振模色散进行测量,利用偏振控制器和保偏光纤实现光纤系统的偏振模色散补偿。     

高速光通信系统中偏振模色散的测量与补偿

论述了偏振模色散的偏振主态理论,在国内首次利用Sagnac干涉仪和偏分孤子法对偏振模色散进行测量,利用偏振控制器和保偏光纤实现光纤系统的偏振模色散补偿.     

干涉型光纤传感器输入偏振态反馈控制的分析研究

光纤干涉仪中的偏振态保持或控制技术是干涉型光纤传感器研究中极为重要的一个问题.特别当干涉光的两臂中的偏振态正交时,干涉仪输出的干涉信号为零,这时传感信号将完全消失.这原则上可以采用保偏光纤技术解决,但目前保偏光纤和保偏光纤耦合器成本高、技术不完善,人们对光纤水声传感器等干涉型光纤传感器中的偏振衰落问题的解决一般采用低双折射率光纤加消偏振态衰落或偏振控制的方式.经过研究分析,可以认为光纤干涉仪中的两臂偏振态的变化总体效果等同于从第一只耦合器输入光波的偏振态变化,当该输入偏振态的变化等于光纤干涉仪中两臂偏振态的反变化时,输入偏振态补偿了干涉仪中的偏振变化,因此有可能通过控制输入端光纤的偏振态达到对光纤偏振控制的目的. 对光纤干涉仪输入偏振态的反馈控制机理做了较深入的理论分析,推导出反馈系统的反馈信号与输入偏振态的关系式,建立并根据系统闭环控制物理模型,分析了光纤偏振控制器电压初始值要求及该反馈系统可能存在的稳定点,对消偏振衰落系统的设计和制作有较大的指导意义.(PD12)     

光纤干涉仪消光比调谐方法

简要介绍了目前超长距离光纤干涉传感系统的发展现状,并在理论上分析了光纤传感系统中的偏振态对消光比的影响以及能够影响光波偏振态的各种因素.将基于光弹效应的挤压型偏振控制器应用于该系统的消光比调谐,给予光纤干涉臂径向应力,动态调谐系统光波偏振态,实现了长距离光纤传感系统的消光比在一点上的调谐.提出了长距离光纤传感系统灵敏度...     

一种新型偏振态发生器

为了满足评价系统中光器件的光学偏振相关效应(OPRE)所需标准偏振激光光源的需要,本文提出一种新型的偏振态发生器(PSG)的实现方法,使用激光光源、线性起偏器、可旋转的1/4波片(QWP)和可旋转的1/2波片(HWP)的组合实现任意偏振态激光的产生.利用一种简便的二维平面几何方法,从理论上分析了该方案的正确性,并推导出了相应的控制算法.实验结果表明,该PSG可以提高精度产生任意偏振态,并且具有成本低、易于实现和控制算法简单等优点.     

一种新型偏振态综合仪的实验研究

提出一种新型的偏振态综合仪的实现方案。该方案通过激光光源、线性起偏器、可旋转的1／4波片（QWP）和可旋转的1／2波片（HWP）的组合实现任意偏振态（SOP）的产生。利用二维平面几何方法,从理论上分析了该方案的正确性并推导出了相应的控制算法。实验结果表明,该仪器可以高精度产生任意SOP,且具有成本低、易于实现和控制算法简单等优点。该仪器在研究偏振相关效应对光纤通信系统和光器件的影响具有重要应用价值。     

光纤通信系统中偏振损耗对偏振态的影响

推导出具有偏振相关损耗(PDL)器件的Stokes模型,研究了光纤通信系统中PDL对光信号偏振态(SOP)的影响。数值模拟结果表明,入射信号光偏振度(DOP)小于1时,PDL对出射信号光的DOP和强度有直接影响;当入射光DOP等于1时,PDL对出射信号光的DOP没有影响,但随PDL的增加,出射光强度迅速减小,且信号光的SOP变化加剧。     

Nondeterministic endless control system for active polarizationcontrol

An active polarization-state control system is described for use in coherent fiber-optic communication systems. The active control system uses four piezostack fiber squeezers to enable control of the state of polarization (SOP) of the light over an unlimited range. The response time of the system is small enough to enable accurate tracking of changes in the SOP at a rate of up to 25 revolutions per second in the Poincare sphere representation. Unlimited control is achieved with a nondeterministic control algorithm. This makes the system insensitive to irregularities and unbounded instabilities of the control devices (e.g. drift). Experiments show that the SOP is accurately controlled by the system; the penalty loss due to residual mismatch in SOP is kept well below 1 dB even under dynamic circumstances     

Longitudinal polarization-dependent coupling of light from anoptical fiber to a side-bonded planar proximity detector: application tointegrated azimuthally distributed multidetector photopolarimeters

An in-line integrated fiber-optic photopolarimeter (IFOP) is described for the complete measurement of the state of polarization (SOP) of light. The IFOP consists of four azimuthally distributed side-bonded planar proximity detectors (SBPPDs), each of which develops an electrical signal proportional to the polarization-dependent fraction of light that it absorbs from the fiber guide. The four outputs thus developed determine the four Stokes parameters of light in the fiber via an instrument matrix which is fixed by calibration, in much the same way as has been established for the four-detector polarimeter of unguided beams. Simpler IFOPs using only two detectors, of which at least one is a SBPPD, are also proposed for partial or complete measurement of the SOP     

Experimental demonstration of an all-fiber endless polarization controller based on Faraday rotation

An all-fiber device for the control of the state of polarization (SOP) is presented. The controller is high speed (its time response is less than 50 ms in the worst case), low loss (insertion losses are 2.5 dB independently of the input SOP), and low cost (is constructed with standard single-mode fiber). The polarization controller has been implemented using two Faraday rotators and works at 1550 nm. We have also designed an algorithm that confers an endless performance to the device. The controller has been included in a 2.5 Gb/s CPFSK optical coherent system and results are presented here.     

干涉型光纤传感器阵列消PIF技术的研究

针对低双折射光纤双光束干涉型传感器两臂偏振态随机变化引起的信号衰落,提出了一种新型消偏振方式,它可以在可见度略有下降的情况下,较好地消除偏振态变化引起的信号可见度的随机变化。该方案是通过相互正交的两个偏振态来补偿由于其中一个偏振态变化导致的干涉信号衰落。通过自动增益控制电路可以使传感信号稳定,能够在信噪比有所下降的情况下消除偏振衰落的影响,实现了干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

不同调制码型的偏振模色散补偿研究

在40Gb/s的光纤通信系统中,用三段模拟器模拟光纤传输中的一阶与二阶偏振模色散(PMD),采用单偏振态的偏振度(DOP)作为多级PMD补偿器的反馈信号,对归零(RZ)码、非归零(NRZ)码、载波抑制归零(CSRZ)码和啁啾归零(CRZ)码分别进行四个自由度的一级、六个自由度的二级和十个自由度的三级PMD补偿器的补偿.仿真得到了四种码型的DOP与误码率(BER)的关系,同时补偿后的BER、DOP和PMD的变化关系表明,对RZ和NRZ码采用二级补偿器的效果比一级和三级补偿器要好得多,对CSRZ码和CRZ码采用单偏振态的DOP作为反馈信号进行PMD补偿的效果并不理想.     

级联光纤环的空间全偏振态统计退偏特性研究

级联光纤环退偏器具有无源、经济、高效的特点,解决了当前发展较为成熟的Lyot型退偏器对窄带光退偏失败的缺点,是具有很大发展前景的新型退偏技术。研究了通过级联光纤环的不同循环传输路径实现光的空间分解,进而实现全偏振态退偏的统计特性。分解的各光分量由于通过不同的传输路径,其输出偏振态随机分布在所有偏振状态上。通过良好地设计光纤环长,可实现各分解光分量之间互不相干,从而实现合成输出光的统计退偏。实验实现了由10级光纤环级联实现的无需偏振控制的退偏器,对带宽为1.6nm的光源可以实现偏振度小于5%的稳定退偏光的输出。     

单模光纤中椭圆双折射下偏振模色散特性研究

为了分析椭圆双折射对偏振模色散的影响,将模型中的偏振模色散(PMD)矢量及极化相关损耗(PDL)矢量设定为椭圆偏振矢量,应用保偏光纤(PMF)级联模型和蒙特卡罗仿真方法,研究在PDL影响下的PMD统计特性。研究表明,PMD和PDL矢量的椭圆偏振程度对PMD的统计分布和均值大小均会有影响;在椭圆偏振和PDL的联合影响下,PMD的统计分布为Maxwell和Gaussian分布的合分布。研究结果对偏振模色散的测试、补偿和系统设计均具有参考价值。