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基于光子晶体材料的基本特性与特点,上世纪90年代初Ph.St.Russell等人提出了光子晶体光纤的概念与设计。光子晶体光纤具有许多传统光纤不具有的特性,如无截止单模特性,灵活的色散特性、大模式面积、非线性效应等。通过对光子晶体光纤空气孔的形状、大小和排列方式的调整,可以得到很好的偏振保持光纤。
普通保偏光纤双折射特性的测量方法主要分为基于拍长测量的横向移动压力法、磁光调制法等等:基于偏振色散的波长扫描法以及折射近场法。由于高双折射光子晶体光纤(HB—PCF)的高双折射结构特点,目前其双折射特性的测量方法主要分为三类间接测量法;第一类为波长扫描法,第二类为扭转法,第三类为偏振敏感的光频域反射(POFDR)测量法。
由于扭转法和偏振敏感的光频域反射测量法较为复杂,本文通过波长扫描法,测量了HB—PCF的群双折射Bg的波长依赖关系;通过模式双折射Bm和波长的经验公式,得到了Bm1的波长依赖关系。通过对获得的Bg和Bm1的比较,本文提出对于双折射由几何效应导致的HB—PCF,不能简单地忽略群双折射Bg和模式双折射Bm的差别项λdBm(λ)/dλ而认为群双折射等于模式双折射。本文首次采用剪断法,直接测量得到了HB—PCF的模式双折射Bm2随波长的变化关系。通过APSS软件仿真,本文得到了模式双折射Bm3的波长依赖关系。最后,本文对上述三种方法获得的模式双折射Bm1、Bm2、Bm3进行了比较、分析。
本文对晶体中的双折射现象以及由双折射晶体制成的传统波片进行了介绍;首次对采用HB—PCF制作的光纤波片进行了分析和测量。测量了HB—PCF的温度稳定性;并在实验从上从λ/4光子晶体光纤波片获得0.27 dB的圆偏振光输出。