用擾偏器消除光信息傳輸中的偏振相關損害
7Dl^5q.| 一、偏振相關損害的種類：
R\n@q_!`X 隨著光網(wǎng)絡的日益普及，以及光信息傳輸速度的不斷提高，由光的偏振所引起的偏振相關損害越來越不可忽視。由于不同偏振態(tài)的入射光、
光纖及光器件的偏振特性的不同，在光纖中進行信息傳輸時候都會受到不同的影響，都會給光信息傳輸造成各種影響。為此，消除偏振相關損害就成了眾多光電子產(chǎn)業(yè)人士的重要工作。
4IB`7QJq 偏振相關損害主要包括以下幾個類型：
muF&t'k 1 、光纖中的偏振模色散（ PMD ），
*L>usLh 2 、無源光器件中的偏振相關損耗（ PDL ），
!,Gavt7f 3 、電光調制器中的偏振相關調制（ PDM ），
J0e^v 4 、光放大器中的偏振相關增益（ PDG ），
;,TT!vea 5 、 WDM 濾波器中的偏振相關
波長（ PDW ），
RT'5i$q[ 6 、接收機中的偏振相關響應（ PDR ），
K*'AjT9wX+ 7 、
傳感器和相干通訊
系統(tǒng)中的偏振相關響應度（ PDS ）。
&WAU[{4W 消除偏振損害的一個非常有效的手段，就是使用擾偏器。
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v>^ Z2 二、擾偏器的主要種類及工作
原理 Ekrpg^3qp" 擾偏器的工作原理，就是將通過擾偏器的偏振光，以較高的速度不斷改變其偏振態(tài)（ SOP ），從而在總體時間段里，其綜合效果失去了偏振特性。也就是說，在某一個瞬間它還是一個偏振度（ DOP ）為 1 的偏振光，但從平均時間上看，它就是一個 DOP＝ 0 的非偏振光。這個過程就叫做“擾偏”，經(jīng)過“擾偏”的光叫做“擾偏光”。
]v@ng 8 目前常見的擾偏器有三種類型，分別是：鈮酸鋰晶體擾偏器、柱型壓電陶瓷諧振擾偏器和光纖擠壓型擾偏器。下面分別介紹這三種擾偏器的工作原理和特性。
bT9:9LP ? 鈮酸鋰晶體擾偏器：
^i WGGnGS 這種擾偏器是利用了鈮酸鋰晶體的電光效應，在晶體外施加電場，可以改變晶體的折射率。當光通過晶體的時候，在晶體外加入一個不斷改變的電場，使得晶體的折射率不斷發(fā)生變化，從而使這束光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化（圖 1 ）。
veh=^K%G | 9" 1=um= 圖 1
oz:J.<j24Z 因為鈮酸鋰晶體的電光效應的響應速度很高，所以這種擾偏器的優(yōu)點是擾偏速度快。但也存在缺點。一個主要缺點是插入損耗大。這是因為光在通過擾偏器的時候，需要進行多次的從光纖到晶體的界面出入。另一個主要缺點是造價高。這是因為這種擾偏器結構相對復雜，晶體器件成本也較高。
<?8cVLW} O 這種擾偏器還有一個缺點是對偏振的敏感度高（偏振敏感度是指由于入射光的偏振態(tài)不同，儀器的擾偏效果也會發(fā)生變化）。當入射光的偏振方向正好和晶體的電場方向成 45 度角的時候，這種擾偏器的擾偏效果最好。遺憾的是在實際應用中，這樣理想的情況是非常少的。為了解決這一矛盾，可以采用多級晶體器件，以不同的電場角度串聯(lián)起來。但是這樣一來插入損耗更大，制作成本也成倍增加。
2++$ Ql/ ? 柱型壓電陶瓷諧振擾偏器
0L"u U3 這種擾偏器的主要結構是將光纖纏繞在柱型的壓電陶瓷上，在壓電陶瓷上施加電壓，壓電陶瓷會發(fā)生形變，從而使得上面的光纖產(chǎn)生拉伸，由于光彈效應，進而使得光纖內部的折射率發(fā)生變化（產(chǎn)生雙折射），造成光纖內傳輸?shù)墓獾钠駪B(tài)的變化（圖 2）。
gGA5xkA GpO@1 C/ 圖 2
wV$V X 電壓變化頻率與柱型壓電陶瓷產(chǎn)生諧振的情況下，這種擾偏器的工作效率最高。在實際應用中，通常是采用多個柱型串聯(lián)使用，從而降低這種擾偏器的偏振敏感度。這是因為單一柱型的擾偏效果，會受到入射光初始偏振態(tài)的影響。
23p.g5hJi 與鈮酸鋰晶體擾偏器相比，這種擾偏器的優(yōu)點是插入損耗小、偏振損耗（ PDL ）低、制作成本低等優(yōu)點。缺點是體積大、擾偏速度低，另外，由于陶瓷柱膨脹時光纖產(chǎn)生大量的拉伸，導致殘余調制位相大。
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