偏振控制器01

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1、偏振控制器偏振控制器不改变光强偏振控制器的主要参数有响应速度、消光比、波动、无端复位等。偏振控制器的主要性能指标有：线性延迟性、驱动电压、插入损耗、响应调节速度，消光比等。...消光比表征了偏振控制器对偏振态的控制能力，一般用来表征线型偏振控制器的性能，可以定义为期望方向光强与其正交方向光强的比值。消光比越大，得到期望输出偏振态越好。目前己有偏振控制器的消光比达到30dB以上。偏振控制器也可以用做扰偏器，以得到高度随机的偏振态。所谓偏振控制器，就是能将输入的任何一种偏振态（椭圆偏振，圆偏振，线偏振）转变成任意指定的偏振态输出。光纤偏振控制器一般由两个控制元件构成，这是

2、因为偏振态的自由度是2，即椭圆度和方位角。一：利用波片组合（延迟量固定但其方位角可变波片组成的偏振控制器一自由波片结构）控制偏振态1、 通常认为1/4波片能够把任何状态偏振光（线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光）转化为线性偏振光或相反，而半波片则能实现任意两个偏振态间的转换，所以它们之间的组合可以实现偏振控制。控制原理是：第一个四分之一波片把任意的输入偏振光转变为线偏振光，二分之一波片把此线偏振光转到任一期望得到的偏振方向，最终第二个四分之一波片再将该偏振光转变成任何希望得到的输出偏振态。 注：1/4波片能够把任何状态偏振光（线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光）转化为线性偏振

3、光的前提条件是：1/4波片的光轴要与椭圆主轴（包括长轴x和短轴y）平行。2、部分偏振光和自然光的两个分量是不相干的，不能合成一个矢量。部分偏振光的两个分量振幅大小是不等的；而自然光是相等的。3、本人理解：既然自然光通过起偏器可以得到线偏振光，就说明自然光虽然是不相干的，但是，经过起偏器起偏之后的线偏振光是相干光。二： 光纤打圈等效波片形式    利用弯曲光纤引入应力线性双折射，通过控制光纤弯曲半径及弯曲圈数制成在线单模光纤1/4波片和1/2波片。主轴方向可以改变的两个1/4波片和一片1/2波片便可构成一个偏振控制器。第一个1/4波片将光纤中传播的椭圆偏振态变成线性偏振

4、态。1/4波片将此线性偏振态旋转至所需要的方向。最后一个1/4波片将1/2波片输出的线偏态变成所需的椭圆偏振态。这样，偏振控制器就能实现任意两个偏振态之间的转化。换句话讲：无论光纤端口处输入任何偏振态都可以通过调节偏振控制器，在输出端得到任意所需要的偏振态（即：可以实现任意确定输入偏振态到任意确定输出偏振态的转换）。三：法拉第旋转器型偏振控制器   法拉第旋转器是利用法拉第效应，对置于永磁体磁场内的光纤导模的偏振态进行控制。所谓法拉第效应，简单地说，就是指放在磁场中的本来不具旋光性的物质产生了旋光性。当光矢量通过这样的物质时会发生旋转。旋转角度θ=VBL，这里，V是维

5、尔德常数（反映物质特性），B是磁感应强度，L是光在介质中传播的距离。如图5所示。法拉第旋转器光纤偏振控制器由两个旋转器和一个光纤线圈（等效于1/4波片）构成。每个旋转器由一段置于一个永磁体磁场内的光纤构成，由于法拉第效应，光纤内的左旋与右旋圆偏光之间产生相位偏移或输入线偏光偏振方向发生转动。当从A点输入任意一种椭偏光时，我们通过控制第一个法拉第线圈FR1内流过的电流i1，可以使从点B出来的椭偏光“摆正”，即长短轴与后面光纤线圈的主轴重合。这样，光通过光纤线圈后，两正交模式引入了π/2的相位差，点C出来的便是线偏光了。最后我们通过控制FR2内的电流，使线偏振光振动方向转

6、到水平或竖直方向，从而实现偏振控制。实验中法拉第旋转器由一根绕在直径为70mm的卷筒上的光纤（200圈）和相互连接的两个电磁线圈（每个2500匝）组成。光纤以20圈/分的速率绕制，以减小残余光纤双折射的影响。实验中当驱动电流达到0.1A时，光矢量获得150°的转角。原则上一个偏振控制器应该能够将任何输入偏振态转换成任何其它输出偏振态，但几乎所有实际应用都是将一个固定的线偏振态转换成另一个任意的状态，或其反过程。四分之一波片四分之一波片（quarter-waveplate）一定厚度的双折射单晶薄片。当光法向入射透过时，寻常光（o光）和非常光（e光）之间的位相差等于π/2

7、或其奇数倍，这样的晶片称为四分之一波片或1/4波片。当线偏振光垂直入射1/4波片,并且光的偏振和云母的光轴面（垂直自然裂开面）成θ角，出射后成椭圆偏振光。特别当θ=45°时，出射光为圆偏振光。玻片的快轴和慢轴，与晶体的类型有关。负晶体的Ve>Vo，玻片光轴方向平行于玻片平面，负晶体做的四分之一玻片的光轴方向就是快轴方向。正晶体快轴方向垂直于光轴方向位于玻片平面内。见图片1二分之一波片一定厚度的双折射晶体，当法向入射的光透过时，寻常光(o光)和非常光(e光)之间的相位差等于π或其奇数倍，这样的晶片称为二分之一波片，简称半波片。一定厚度的双折射晶体,当法