定义
双折射介质中的干涉效应周期。
当具有不同线性偏振态的两个波在双折射介质中传播时,它们的相位s将不同地演变。 我们假设每个波的极化是沿着介质的一个主要方向,因此这种极化将在传播过程中保持。 对于具有相同光学频率的单色波,相位延迟的差异将与传播长度L和波数Δ k(对于本体介质)或传播常数Δβ的虚部的差异成正比(对于波导):
这意味着在所谓的偏振拍频长度(或偏振拍程距离)的整数倍之后,两个波之间的相位关系恢复:
其中λ是真空波长(不是介质中的波长)。 更一般地说,极化演变是周期性的,偏振节拍长度是演变周期。
如果两个波最初是同相的(L = 0),则产生的总偏振状态是线性的。 经过四分之一的偏振拍频长度后,相位差为π/2,我们有圆偏振光。 在节拍长度的一半之后,我们再次获得线性偏振光,但方向旋转了 90°。 经过一个完整的拍幅后,获得原始偏振方向。
典型拍频长度值
对于保偏光纤,需要相当短的偏振拍频长度。
保偏光纤的偏振节拍长度可以达到几厘米甚至只有几毫米。 这种双折射比通过径向对称设计的光纤强烈弯曲所能实现的要强得多。 使用某些光子晶体光纤,甚至可以达到亚毫米级的拍频长度。 暂时,由于强双折射而导致的短拍频长度会降低光纤对模耦合效应的敏感性,这可能是由于制造缺陷或机械应力造成的。
标称非双折射光纤的表征更加困难。
名义上对称设计的光纤理论上将具有无限大的偏振拍频长度。 在实践中,由于缺陷和机械应力,它们可能会有一些双折射。 对于这种影响的随机性,它们没有明确定义的偏振节拍长度,甚至没有明确定义的偏振轴。 然而,人们可以定义偏振拍频长度的统计值;人们通常会找到几米或几十米的值。 还可以指定双折射相关长度,超过该长度,双折射将发生实质性变化。
测量光纤的偏振拍长
测量光纤的偏振拍频长度有不同的方法。 由于难以获得光纤内的光或改变光纤长度,因此首选方法适用于固定长度的L光纤。 一种方法是注入线偏振宽带光(例如,来自超发光源),并在通过光纤和另一个偏振器传输后记录光谱。 该光谱将表现出周期为Δλ的振荡,从中可以计算出偏振拍频长度:
该方程基于通常合理的假设,即有效指数的差异仅微弱地取决于波长。
有许多更复杂的测量技术,通常利用光纤非线性,如布里渊散射。 其中一些可以在空间上解决光纤中的双折射。
与偏振模色散的关系
偏振模色散是光群延迟的偏振依赖性。 差分群延迟本质上是传播常数相对于光频率的差异的导数。 因此,人们不能直接从偏振拍频长度计算PMD,至少如果只有一个特定波长的PMD。
参考文献
[1] V. N. Filippov et al., “Measurement of polarisation beat length in single-mode optical fibres with a polarisation modulator”, Electron. Lett. 26 (10), 658 (1990), doi:10.1049/el:19900431